Tomando o eixo que liga os dois átomos de uma ligação como eixo z, o orbital p_{x} de um e o s do outro átomo:
Escolha uma opção:
◯ formam orbitais \sigma.
◯ não formam orbitais.
◯ formam orbitais \pi.
◯ formam um orbital \sigma.
◯ formam um orbital \pi.

Passo 1

O enunciado dá as seguintes informações:
  • O eixo que liga os dois átomos é o eixo z.
  • Em um átomo há um orbital p_x.
  • No outro átomo há um orbital s.
O que a questão pede: escolher qual das alternativas descreve corretamente o que acontece quando se tenta combinar esses dois orbitais atômicos (as opções são: formam orbitais \sigma; não formam orbitais; formam orbitais \pi; formam um orbital \sigma; formam um orbital \pi).

Passo 2

Vamos lembrar a forma e a simetria dos orbitais envolvidos (aqui vale a pena imaginar mentalmente as formas):
  • O orbital s é esférico; sua função de onda \varphi_s(\mathbf{r}) é simétrica em relação a qualquer rotação ou reflexão em torno do eixo z. Em particular, \varphi_s(x,y,z)=\varphi_s(-x,y,z).
  • O orbital p_x tem dois lóbulos alinhados ao longo do eixo x e um plano nodal x=0 (o plano yz). A função de onda \varphi_{p_x}(\mathbf{r}) muda de sinal se trocarmos x por -x: \varphi_{p_x}(x,y,z)=-\varphi_{p_x}(-x,y,z).

Passo 3

Para que dois orbitais atômicos participem da mesma combinação (ou “mistura”) e contribuam para um mesmo orbital molecular, é preciso que o produto das suas funções de onda (o integrando do sobrelap) não anule por simetria. O parâmetro que mede isso é a integral de sobreposição
S=\int \varphi_s(\mathbf{r})\,\varphi_{p_x}(\mathbf{r})\,d\tau.
Se essa integral for zero por razões de simetria, os dois orbitais não se combinam formando um orbital molecular importante entre si.

Passo 4

Analise a simetria do integrando. Pelo que dissemos:
\varphi_s(x,y,z)\varphi_{p_x}(x,y,z) = -\varphi_s(-x,y,z)\varphi_{p_x}(-x,y,z).
Isto é, o integrando é uma função ímpar em x: ao refletir x\to -x ele muda de sinal, porque \varphi_s é par em x e \varphi_{p_x} é ímpar em x. Ao integrar uma função ímpar em todo o espaço (simétrico em x), as contribuições positivas e negativas se cancelam, dando
S=\int \varphi_s\,\varphi_{p_x}\,d\tau = 0.

Passo 5

Conclusão física: como a sobreposição é nula por simetria, não há mistura efetiva entre o orbital s de um átomo e o orbital p_x do outro quando a linha que une os núcleos é o eixo z. Em termos de classificação: o orbital s tem simetria \sigma em torno do eixo z, enquanto p_x pertence ao conjunto de funções com simetria \pi (perpendiculares ao eixo). Orbitais de diferentes simetrias irreversíveis não se combinam. (Para contraste, s com p_z sim se combinam e formam orbitais do tipo \sigma.)

Resposta

não formam orbitais.

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