Questão 4 | Ainda não respondida Vale 2,00 ponto(s).
Quais são configuração eletrônica e ordem de ligação da molécula de
no estado fundamental?
Escolha uma opção:
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Passo 1
O enunciado pede duas coisas para a molécula
(cada átomo
tem
), no estado fundamental:
- a configuração eletrônica molecular;
- a ordem de ligação (bond order) nessa configuração.
Informações dadas / imediatas:
- Cada átomo
tem elétrons, logo a molécula tem elétrons no total. - Não há outras informações no enunciado; vamos usar a teoria de orbitais moleculares para diatômicos homonucleares para distribuir esses
elétrons.
Passo 2
Relembrando, de forma bem didática e sem pular passos, os pontos importantes da teoria de orbitais moleculares (MO) que vamos usar:
- Ao formar a molécula, os orbitais atômicos se combinam em orbitais moleculares que podem ser ligantes (com energia diminuída) ou antiligantes (com energia aumentada). Ligantes chamamos de
ou dependendo da simetria; antiligantes são indicadas com um asterisco . - Regras para preencher MOs:
- Princípio de Aufbau: preenche-se primeiro os MOs de menor energia;
- Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital molecular pode comportar no máximo 2 elétrons com spins opostos;
- Regra de Hund: ao haver orbitais degenerados vazios, colocar um elétron em cada um antes de emparelhar.
- Fórmula da ordem de ligação (bond order):
onde
é o número total de elétrons ocupando orbitais ligantes e
é o número total de elétrons em orbitais antiligantes.
- Um exemplo rápido e simples para fixar: no
há 2 elétrons ocupando o orbital (ligante) e nenhum em (antiligante), então — ligação simples.
Passo 3
Qual a ordem energética relevante para
e quais orbitais entram na contagem?
- Cada
tem camadas . Os elétrons de formam os orbitais moleculares profundos (core) que também devem ser considerados na contagem total, mas não alteram a conclusão prática sobre a ligação (vão se anular). - A ordem das primeiras MOs relevantes (do mais baixo para o mais alto), quando consideramos
e , é: (Para não haverá ocupação de orbitais porque não há elétrons 2p em Be atômico.) - Logo, ao preencher os
elétrons de em ordem de energia, vamos ocupar sequencialmente: -
— 2 elétrons; -
— 2 elétrons; -
— 2 elétrons; -
— 2 elétrons.
Isso totalizaelétrons, ou seja, preenchemos até .
-
Passo 4
Escrevendo a configuração eletrônica molecular completa (incluindo os orbitais de core):
- Configuração completa em notação MO (indicando ligantes e antiligantes) fica:
Observação pedagógica: algumas listas mais simples só escrevem os orbitais de valência (ignorando explicitamente a notação dos
de core), e aí os orbitais de valência mostrados seriam
. Em muitas provas aparecem essas escritas mais curtas, por isso é importante reconhecer as duas formas.
Passo 5
Calcular a ordem de ligação usando a fórmula:
- Contar elétrons em orbitais ligantes:
-
tem elétrons, -
tem elétrons,
então.
-
- Contar elétrons em orbitais antiligantes:
-
tem elétrons, -
tem elétrons,
então.
-
- Aplicando a fórmula:
Interpretação: na teoria MO simples (sem correlações eletrônicas avançadas)
tem ordem de ligação zero — ou seja, não forma uma ligação estável segundo esse nível de aproximação. (Nota: na realidade experimental e com tratamentos eletrônicos mais precisos há uma ligação muito fraca; mas para a química básica de MO a resposta é
.)
Passo 6
Agora relacionando com as alternativas dadas: a notação mais curta que aparece nas alternativas corresponde a listar os MOs de valência na ordem
e
como, respectivamente,
e
na enumeração das alternativas (ou seja, as alternativas estão omitindo explicitamente os orbitais de core). Assim a configuração valencial que corresponde ao preenchimento que encontramos é
com ordem de ligação
. Essa é a alternativa correta entre as fornecidas.