5.14 O metileno,
, desempenha um papel importante em muitas reações. Uma possível estrutura de metileno é linear.
a. Construa um diagrama de nível de energia de orbital molecular para esta espécie. Incluir esboços dos grupos de orbitais e indicar como eles interagem com os orbitais apropriados do carbono.
b. Você espera que o metileno linear seja diamagnético ou paramagnético?
a. Construa um diagrama de nível de energia de orbital molecular para esta espécie. Incluir esboços dos grupos de orbitais e indicar como eles interagem com os orbitais apropriados do carbono.
b. Você espera que o metileno linear seja diamagnético ou paramagnético?
Passo 1
O enunciado pede o diagrama de níveis de energia de orbital molecular (MO) para o metileno linear (H–C–H em linha) e que a gente diga se ele é diamagnético ou paramagnético. Vamos usar teoria de MO básica: (i) formar orbitais de grupo a partir dos
s dos hidrogênios, (ii) identificar quais orbitais atômicos (AOs) do C têm mesma simetria para interagir e (iii) montar o diagrama e preencher com os
elétrons de valência (
do C mais
de cada H).
Passo 2
Formamos as combinações simétrica e anti
simétrica dos dois
s de H (os “orbitais de grupo”, GSO):
Esboço qualitativo:
-
: dois lobos em fase ao longo do eixo H–C–H. -
: dois lobos com sinal oposto, com nó no C.
Passo 3
Os AOs do carbono que têm simetria apropriada para interagir com
são:
-
( , baixa energia) -
( , alinhado ao eixo H–C–H)
O
não interage com nenhum AO do C (nó no C), ficando não-ligante. As orbitais
e
(perpendiculares ao eixo) tampouco interagem com H e permanecem não-ligantes (denotadas
e
, degeneradas).
Passo 4
Diagrama qualitativo de energia (seta para cima
energia crescente). As linhas contínuas são MOs e os traços pontilhados são AOs de C ou GSOs de H antes da interação.
AOs do C
GSOs de H
MOs finais
Preenchendo os
elétrons por ordem de energia:
-
: elétrons -
: elétrons -
e : elétrons, um em cada (Hund)
Passo 5
Como há dois orbitais
degenerados cada um com
elétron desemparelhado, o metileno linear tem dois elétrons livres. Pela regra de Hund, essas duas cargas ficam com spins paralelos, logo a espécie é paramagnética.
Resposta
O metileno linear é paramagnético.