Sobre a molécula de
.
Desenhe o diagrama de energia para os orbitais moleculares para essa molécula.
Desenhe o diagrama de energia para os orbitais moleculares para essa molécula.
Passo 1
Beleza! A questão pede pra desenhar o diagrama de energia dos orbitais moleculares da molécula de
.
Conteúdo: Química Inorgânica – Teoria de Orbital Molecular (TOM).
O que vamos precisar:
Conteúdo: Química Inorgânica – Teoria de Orbital Molecular (TOM).
O que vamos precisar:
- Saber quantos elétrons tem
. - Conhecer os orbitais atômicos 2s e 2p de cada átomo de oxigênio.
- Saber a ordem de energia dos MOs (orbitais moleculares) em
. - Preencher esses MOs segundo o princípio de Aufbau, Pauli e Hund.
Passo 2
Quantos elétrons?
Cada átomo de O tem 8 elétrons, então tem 16 elétrons para colocar nos MOs.
Orbitais atômicos envolvidos em cada átomo:
Cada átomo de O tem 8 elétrons, então
Orbitais atômicos envolvidos em cada átomo:
- camada 2s (dois elétrons possíveis)
- camada 2p (seis elétrons possíveis: px, py, pz)
Passo 3
Qual a ordem de energia dos MOs em
?
Para moléculas diatômicas de elementos a partir do oxigênio, a sequência energética (de baixo para cima) é:
Para moléculas diatômicas de elementos a partir do oxigênio, a sequência energética (de baixo para cima) é:
Explicando por cima:
- As ligações
vindas de 2s são as mais fortes (mais baixas), depois vem suas antissorções ( ). - Em
a interação fica abaixo de (ao contrário de moléculas mais leves). - Após os orbitais ligantes vêm os orbitais antissintonia
e no topo o .
Passo 4
Vamos preencher os 16 elétrons seguindo:
- Princípio de Aufbau (do mais baixo para o mais alto)
- Princípio de exclusão de Pauli (máximo 2 elétrons por orbital, spins opostos)
- Regra de Hund (orbitais degenerados recebem 1 elétron antes de receber o segundo)
Preenchimento:
-
: 2 elétrons -
: 2 elétrons -
: 2 elétrons -
e : 4 elétrons (2 em cada) -
e : 4 elétrons (2 em cada) -
: 2 elétrons
Total: 2 + 2 + 2 + 4 + 4 + 2 = 16 elétrons.
Passo 5
Agora é só montar o diagrama, com os orbitais atômicos do O à esquerda e à direita e, no meio, os MOs preenchidos. Vou usar uma “arte ASCII” misturada com LaTeX:
O (2s,2p) MO O (2s,2p)
│ │ │
2s │ │ 2s
│ │
└─── σ_{2s} (2e⁻) ───┐ │
┌─── σ^*_{2s} (2e⁻) ──┘ │
2p │ │ 2p
│ │
└─── σ_{2p_z} (2e⁻) ───┐ │
┌─── π_{2p_x},π_{2p_y} (4e⁻) ─┘│
└─── π^*_{2p_x},π^*_{2p_y} (4e⁻) ─┐
┌─── σ^*_{2p_z} (2e⁻) ────────────┘
Legenda:
- Cada setinha ou par de elétrons “(2e⁻)” indica quantos elétrons há naquele MO.
- As linhas verticais à esquerda e à direita são os AOs de cada átomo antes de formar a molécula.
Resposta
Diagrama de energia dos orbitais moleculares de
:
O (2s,2p) MO O (2s,2p)
│ │ │
2s │ │ 2s
│ │
└─── $\sigma_{2s}$ (2e⁻) ───┐ │
┌─── $\sigma^*_{2s}$ (2e⁻) ──┘ │
2p │ │ 2p
│ │
└─── $\sigma_{2p_z}$ (2e⁻) ───┐ │
┌─── $\pi_{2p_x},\pi_{2p_y}$ (4e⁻) ─┘│
└─── $\pi^*_{2p_x},\pi^*_{2p_y}$ (4e⁻) ─┐
┌─── $\sigma^*_{2p_z}$ (2e⁻) ────────────┘