5.7 a. Prepare um diagrama de nível de energia de orbital molecular para NO, mostrando claramente como os orbitais atômicos interagem para formar OMs.
b. Como seu diagrama ilustra a diferença de eletronegatividade entre N e O ?
c. Preveja a ordem de ligação e o número de elétrons desemparelhados.
d.
e
também são conhecidos. Compare as ordens de ligação destes ínons com a ordem de ligação de NO. Qual das três moléculas você prevê que teria a ligação mais curta? Por quê?
b. Como seu diagrama ilustra a diferença de eletronegatividade entre N e O ?
c. Preveja a ordem de ligação e o número de elétrons desemparelhados.
d.
Passo 1
O enunciado pede:
(a) montar o diagrama de níveis de orbital molecular (OM) para NO, indicando como os orbitais atômicos de N e O interagem para gerar as OMs;
(b) usar esse diagrama para explicar o efeito da diferença de eletronegatividade entre N e O;
(c) a partir do diagrama, prever a ordem de ligação de NO e o número de elétrons desemparelhados;
(d) comparar as ordens de ligação de NO,
e
e dizer qual dessas três teria a ligação mais curta, justificando.
Conteúdo: Teoria de orbitais moleculares para diatômicos heteronucleares, preenchimento de níveis, bond order.
Conteúdo: Teoria de orbitais moleculares para diatômicos heteronucleares, preenchimento de níveis, bond order.
Passo 2
Diagrama de orbitais moleculares para NO (
elétrons de valência):
. Liste à esquerda os orbitais atômicos de N (
) e à direita os de O (
), lembrando que as energias de AO de N são ligeiramente mais altas que as de O (menor eletronegatividade).
. No centro, disponha os MOs em ordem crescente de energia, de baixo para cima, usando a ordem típica para moléculas de segunda linha (sem forte mistura
–
para Z médio):
Passo 3
Como a energia dos AOs de O é mais baixa (O é mais eletronegativo), as OMs de ligação têm maior caráter de O (estão deslocadas para o lado da O) e as de antissorção têm maior caráter de N. Isso ilustra a polarização da ligação: elétrons de ligação ficam puxados para O, e os de antissorção mais concentrados em N.
Passo 4
Preenchimento dos
elétrons em NO segundo o diagrama do passo
:
(
e–),
(
e–)
sobra
e–
(
e–)
sobra
e–
(
e–)
sobra
e–
(
e–)
sobra
e–
o último elétron vai em
(
e–, desemparelhado)
Total de elétrons em orbitais de ligação:
Total de elétrons em orbitais de ligação:
Total em orbitais antissorção:
A ordem de ligação é
o que dá
ligação? Isto contraria o valor experimental (~
). Na prática, devido à forte diferença de energia e à forma real de mistura
–
, o MO
“desce” e não entra logo acima do
, invertendo a ordem de preenchimento para fornecer:
e há exatamente
elétron desemparelhado (o último em uma OM antibonding).
Passo 5
Isoeletrônicos:
(
e–)
preenche todas as OMs até as de ligação de
p
,
elétrons desemparelhados (igual a
).
(
e–)
preenche uma OM antibonding extra
,
elétrons desemparelhados (igual a
).
Portanto, em ordem crescente de comprimento de ligação (maior BO mais curta):
Portanto, em ordem crescente de comprimento de ligação (maior BO
Isso acontece porque maior ordem de ligação implica maior densidade eletrônica de ligação e, consequentemente, distância interatômica menor.
Resposta
(a) Diagrama de OMs:
Orbitais atômicos de N (mais altos) e de O (mais baixos) formam, no centro, em ordem de energia:
Orbitais atômicos de N (mais altos) e de O (mais baixos) formam, no centro, em ordem de energia:
com setas ligando N
OMs
O e polarização mostrada pela assimetria energética.
(b) A diferença de eletronegatividade faz com que as OMs ligantes tenham maior caráter de O e as antissorção maior caráter de N, evidenciado pelo deslocamento relativo de seus níveis de energia.
(c) Para NO, a ordem de ligação experimental é e há
elétron desemparelhado.
(d) tem
,
tem
e
tem
. Logo,
tem a ligação mais curta, pois é o que apresenta maior ordem de ligação.
(b) A diferença de eletronegatividade faz com que as OMs ligantes tenham maior caráter de O e as antissorção maior caráter de N, evidenciado pelo deslocamento relativo de seus níveis de energia.
(c) Para NO, a ordem de ligação experimental é
(d)