Enunciado

  1. Desenhe o diagrama dos níveis de energia dos orbitais moleculares para O 2 . Use o diagrama para determinar a ordem das ligações e as propriedades magnéticas do O 2 .
  2. Que propriedade molecular do oxigênio é explicada por esse diagrama de orbitais moleculares, mas não pela estrutura de Lewis?
  3. Descreva a natureza do orbital molecular ocupado de mais alta energia. Ele é ligante, antiligante ou um não-ligante?
  4. Prediga a ordem de ligação e as propriedades magnéticas do íon peróxido e do íon superóxido na base da teoria dos orbitais moleculares.

Passo 1

Bora começar mais uma, guerreiros!

No capítulo 3 nós temos o diagrama para o O 2 :

Como nós temos 4 elétrons no orbital p para cada um dos átomos de oxigênio o diagrama ficará assim:

Pela figura nós podemos observar dois elétrons desemparelhados, não é?

Quando temos esta situação a molécula mostra um comportamento magnético e a chamamos de molécula paramagnética.

Quanto à ordem de ligação, podemos usar a fórmula:

O L = N B - N A 2

Onde N A é o número de elétrons no orbital antiligante e N B o número de elétrons no orbital de ligação.

Nos orbitais ligantes nós podemos contar 8 elétrons, sei nos orbitais π e dois no σ , certo?

Já nos orbitais antiligantes nós teremos somente 4, dois no π * e dois no σ * .

Substituindo:

O L = 8 - 4 2 = 2

Tudo certinho nessa, não é? Então bora para a B.

Passo 2

Então galera, o que este diagrama nos mostrou? A propriedade magnética e a ordem da ligação, não é?

A estrutura de Lewis nos permite identificar a ordem de ligação entre dois átomos, no entanto a propriedade magnética nós não conseguiremos prever através dela.

Passo 3

Então galera, os orbitais moleculares ocupados de mais alta energia (HOMO) são: π 2 p x * e π 2 p y * .

Aqui, na molécula de O 2 , vemos que o HOMO são orbitais antiligantes!

Tranquilo, né?

Então bora para a letra D.

Passo 4

O íon superóxido é o O 2 - . Então nós temos um elétron a mais que a molécula de O 2 , não é?

Desenhando isso:

Pela figura nós observamos que ainda há um elétron desemparelhado, não é? Então a molécula continua sendo paramagnética.

Para a ordem de ligação, nos orbitais ligantes nós podemos contar 8 elétrons, sei nos orbitais π e dois no σ , certo?

Já nos orbitais antiligantes nós teremos somente 5, três no π * e dois no σ * .

Substituindo:

O L = 8 - 5 2 = 3 2 = 1,5

Já estão tirando de letra, né?

Vamos fazer o próximo íon e finalizar mais uma questão!!

Passo 5

O íon peróxido é o O 2 2 - . Então nós temos dois elétrons a mais que a molécula de O 2 , não é?

Desenhando isso:

Pela figura não há elétrons desemparelhados. Então a molécula passa a ser diamagnética.

Para a ordem de ligação, nos orbitais ligantes nós continuamos com 8 elétrons, enquanto nos orbitais antiligantes nós teremos 6, quatro no π * e dois no σ * .

Substituindo:

O L = 8 - 6 2 = 2 2 = 1

E é só isso galeraa!

Resposta

  1. Molécula Paramagnética | O L = 2 ;
  2. Propriedade Magnética;
  3. Antiligantes;
  4. O 2 - :   Molécula Paramagnética | O L = 1,5 ;

O 2 2 - :   Molécula Diamagnética | O L = 1 .

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