5.4 Compare a ligação em
e
. Inclua as estruturas de Lewis, as estruturas orbitais moleculares, os comprimentos de ligação e as forças de ligação em sua discussão.
Passo 1
O enunciado pede para comparar as ligações em
,
e
usando (
) estruturas de Lewis, (
) diagramas de orbitais moleculares, (
) comprimentos de ligação e (
) forças de ligação. O conteúdo envolve teoria de valência (Lewis) e teoria de orbitais moleculares (TOM), de modo a relacionar o número de elétrons de valência com a ordem de ligação, e daí inferir tendências de comprimento e energia de ligação.
Passo 2
Estruturas de Lewis das três espécies:
(
elétrons de valência): duas cargas neutras de oxigênio compartilham dois pares de elétrons ligantes
Cada átomo de O tem dois pares de elétrons não-ligantes.
Aqui há um único par ligante e um elétron desemparelhado em orbital
.
Cada O agora tem três pares de elétrons não-ligantes e apenas um par ligante.
Passo 3
Diagrama de orbitais moleculares (TOM) para as espécies (mesma ordem de níveis para O–O):
Número de elétrons por espécie e ocupação até
:
:
elétrons
:
elétrons
preenche-se mais um elétron em
:
:
elétrons
completa-se
:
Passo 4
Cálculo da ordem de ligação (
) em cada caso:
Logo a ordem de ligação decresce na sequência
Passo 5
Tendência de comprimento de ligação e força de ligação (energia de dissociação):
Comprimento de ligação (pm):
,
,
.
Força de ligação (energia de ligação):
, pois maior ordem de ligação implica maior energia para romper a ligação.
Resposta
Ordem de ligação, comprimento e força:
As estruturas de Lewis, o diagrama MO e os valores mostram que, à medida que o número de elétrons antibonding aumenta, a ordem de ligação cai, o comprimento aumenta e a energia de ligação diminui.