5.6 A espectroscopia eletrônica de alta resolução forneceu informações sobre os níveis de energia e a distância de ligação no íon
. Prepare um diagrama de nível de energia de orbital molecular para este íon. Como você esperaria que a distância de ligação em
seja comparada com
, a distância de ligação em
? (Ver A. Wüst, F. Merkt, J. Chem. Phys., 2004, 120, 638.)
Passo 1
O enunciado pede que a gente construa o diagrama de níveis de orbital molecular (MO) para o íon
e use esse diagrama para estimar se a distância de ligação em
será maior ou menor que os
de
. Para isso vamos usar conceitos de teoria de MO para diatômicos da terceira série (valência
), preencher os orbitais com os elétrons apropriados, calcular a ordem de ligação e comparar com o caso de
.
Passo 2
Em diatômicos formados por átomos da terceira linha (como Ar ou Cl), as orbitais atômicas
e
se combinam em MOs segundo a ordem de energia (valência) valendo a mesma do F
em diante:
Aqui
e
indicam simetria, e o asterisco (*) refere-se a orbital antibonding. Quem tiver maior energia está mais “para cima” no diagrama.
Passo 3
Cada átomo de Ar traz
, ou seja,
elétrons de valência. Em
há
elétrons de valência a distribuir. Preenchendo segundo a ordem acima:
Contei 2 el em cada orbital exceto no
, que fica com o elétron desemparelhado sobrando (total 15 el).
Passo 4
A ordem de ligação é
Os orbitais bonding ocupados trazem
elétrons; os antibonding trazem
. Logo
Passo 5
No caso de
cada Cl tem
, somando
elétrons de valência. Preenchendo a mesma sequência de MOs, fica
o que dá bond order
Como
tem ordem de ligação
(metade da de
), esperamos uma ligação mais fraca e, portanto, um comprimento de ligação maior.
Resposta
A distância de ligação em
deve ser maior que
.