Represente, da forma mais completa possível, a formação de todas as ligações covalentes presentes nas moléculas abaixo, empregando-se a TLV (Teoria da Ligação de Valência).
a) \mathrm{CO}_{2}
b) CO
c) NO
d) \mathrm{NO}^{+}

Passo 1

O enunciado pede para desenharmos, pelo ponto de vista da Teoria da Ligação de Valência (TLV), como se formam todas as ligações covalentes em quatro espécies:
a) \mathrm{CO}_2
b) CO
c) NO
d) \mathrm{NO}^+
Para isso vamos:
  1. mostrar como cada átomo entra num estado excitado para ter elétrons desemparelhados;
  2. indicar a hibridação dos orbitais (sp, p etc.);
  3. explicitar quais orbitais se sobrepõem para formar ligações sigma e pi;
  4. posicionar os pares não ligantes.

Passo 2

Resumo da TLV em moléculas simples:
  1. cada átomo pode sofrer excitação eletrônica (por ex. 2 s^{2}2 p^{2} \to 2 s^{1}2 p^{3}) para gerar elétrons desemparelhados;
  2. esses orbitais se misturam (“hibridizam”) criando orbitais híbridos (sp, s p^{2}, s p^{3} etc.);
  3. as ligações simples (sigma) vêm do overlap frontal de dois orbitais (híbridos ou não);
  4. as ligações múltiplas (pi) vêm do overlap lateral entre orbitais puros §;
  5. elétrons que não participam de ligação ficam como pares isolados em orbitais híbridos ou puros.

Passo 3

C O_{2}
  1. Carbono em estado excitado:
    \displaystyle\text{C: }2s^2\,2p^2\;\to\;2s^1\,2p^3
  2. Hibridação de C: sp → dois orbitais \mathrm{sp}_x ao longo do eixo O–C–O, mais dois puros p_y e p_z.
  3. Cada oxigênio faz hibridação sp similar: um orbital \mathrm{sp}_x alinhado com C e dois p.
  4. Ligações:
\mathrm{sp}_{x,\mathrm{C}}(1e)\;\text{+}\;\mathrm{sp}_{x,\mathrm{O}}(1e)\;\to\;\sigma\,[\mathrm{C}–\mathrm{O}]
idêntico para o outro O.
5. As duas orbitais p_y de C e O se sobrepõem lateralmente formando uma ligação \pi; o mesmo ocorre com p_z.
6. Cada O fica com dois pares isolados em \mathrm{sp} e em p; C não tem pares isolados.
Esquematicamente, no eixo x:
\mathrm{O}\;:\!\!:\;\bigl[\mathrm{sp}_x\bigr]\;\;\smile_{\,\sigma}\;\bigl[\mathrm{sp}_x\bigr]\;\mathrm{C}\;\bigl[\mathrm{sp}_x\bigr]\;\smile_{\,\sigma}\;\bigl[\mathrm{sp}_x\bigr]\;\mathrm{O}\;:\!\!:
e nos eixos y e z, duas duplas \pi entre p_{\!y} p_{\!y} e p_{\!z} p_{\!z}.

Passo 4

CO
  1. Carbono excitado: 2s^2\,2p^2\to2s^1\,2p^3, hibridiza-se em sp, gerando dois sp e dois p.
  2. Oxigênio excitado: 2s^2\,2p^4\to2s^1\,2p^5, hibridiza-se em sp, gerando dois sp e dois p.
  3. Ligações:
    a) sigma: \mathrm{sp}_{\mathrm{C}}(1e) + \mathrm{sp}_{\mathrm{O}}(1e)\to\sigma(\mathrm{C–O})
    b) duas pi: overlap lateral de p_y p_y e de p_z p_z.
  4. Pares isolados:
    – em C: um par em \mathrm{sp}_\mathrm{C};
    – em O: dois pares em uma \mathrm{sp}_\mathrm{O} e um par em cada p.
    Resultado: ligação tripla \mathrm{C}\equiv\mathrm{O}.

Passo 5

NO
  1. Nitrogênio excitado: 2s^2\,2p^3\to2s^1\,2p^4, hibridiza-se em sp, resta um elétron desemparelhado em orbital puro p.
  2. Oxigênio excitado: 2s^2\,2p^4\to2s^1\,2p^5, hibridiza-se em sp, resta um desemparelhado em p.
  3. Ligações:
    a) sigma: \mathrm{sp}_{\mathrm{N}}(1e)+\mathrm{sp}_{\mathrm{O}}(1e)\to\sigma(\mathrm{N–O})
    b) pi: overlap de p_y p_y → dupla \pi.
  4. Fica um elétron não pareado em p_z (radical), e um par isolado em cada átomo:
    – N: um par em \mathrm{sp}_\mathrm{N},
    – O: dois pares em \mathrm{sp}_\mathrm{O} e um par em p_y.

Passo 6

N O^{+}
  1. Removendo um elétron de NO, fica isoeletrônico de CO (10 elétrons).
  2. Hibridação sp em N e em O.
  3. Ligações:
    a) sigma: \mathrm{sp}_{\mathrm{N}}(1e)+\mathrm{sp}_{\mathrm{O}}(1e)\to\sigma
    b) duas pi: overlap p_y p_y e p_z p_z.
  4. Pares isolados:
    N^{+}: nenhum par em p, um par em \mathrm{sp}_\mathrm{N};
    – O: dois pares em \mathrm{sp}_\mathrm{O} e um par em cada p.
    Forma-se uma ligação tripla \mathrm{N}\equiv\mathrm{O}^+.

Resposta

As quatro espécies apresentam as seguintes ligações covalentes, vistas na TLV:
a) C O_{2}: C sp–O sp \sigma \times 2+ p–p \pi \times 2 (lin. O=C=O)
b) CO: C sp–O sp \sigma + p–p \pi \times 2 (C≡O)
c) NO: N sp–O sp \sigma + p–p \pi + elétron não pareado em p (radical NO)
d) N O^{+}: N sp–O sp \sigma + p–p \pi \times 2 (íon N O^{+}, isoelet. CO)

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