Exercícios Resolvidos de Teoria dos Orbitais Moleculares

USP/IQSC – Lista III de Exercícios de Química Geral. Ligações Químicas. Questão 13.

Faça o diagrama energético para C l 2 ,   I 2 ,   B r 2 ,   S 2 ,   S e 2 ,   T e 2 ,   S i 2 ,   G e 2 ,   S n 2 ,   P b 2 ,   C a 2 ,   S r 2 ,   B a 2 . Qual a ordem de ligação para estes compostos?

Passo 1

A gente vai ter que fazer o diagrama dessa galera, colocar os elétrons nos orbitais moleculares e calcular a ordem de ligação de cada um.

Se você observar, eles estão dispostos de acordo com a família deles na tabela periódica: C l ,   I e B r são da família dos halogênios; S ,   S e e T e são da família dos calcogênios; S i ,   G e ,   S n e P b da família do carbono; C a ,   S r e B a são da família dos alcalinos terrosos.

Então vamos resolver o exercício família por família, porque os diagramas acabam sendo parecidos e isso vai facilitar nossas vidas.

E já de cara vamos ver que toda essa galera está depois do oxigênio na tabela periódica, então no diagrama dos orbitais moleculares, o σ n p fica abaixo dos π n p pra todas as moléculas que vamos estudar.

Chega de papo. Vamos ver esses diagramas aí.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Na família dos halogênios:

C l 17   :   1 s 2   2 s 2   2 p 6   3 s 2   3 p 5

B r :   1 s 2   2 s 2   2 p 6   3 s 2   3 p 6   4 s 2   3 d 10   4 p 5 35  

I 53   :   1 s 2   2 s 2   2 p 6   3 s 2   3 p 6   4 s 2   3 d 10   4 p 6   5 s 2   4 d 10   5 p 5

Então os diagramas das moléculas diatômicas desses caras começam a ser construídos assim:

São diagramas independentes um do outro!!! De um modo geral, o 5s é mais energético que o 4s que é mais energético que o 3s. Então não podemos comparar os diagramas entre eles dizendo que o 3s do Cl está no mesmo nível do 4s do Br e do 5s do I.

O próximo passo é a formação dos orbitais moleculares a partir dos atômicos:

E pra finalizar contamos os elétrons e preenchemos os orbitais moleculares com eles, de baixo pra cima no diagrama.

A ordem de ligação, utilizando apenas o subnível mais energético desses átomos, fica:

O . L .   = 6 - 4 2 = 1

Passo 3

Na família dos calcogênios (a família do oxigênio) agora:

S 16   :   1 s 2   2 s 2   2 p 6   3 s 2   3 p 4

S e :   1 s 2   2 s 2   2 p 6   3 s 2   3 p 6   4 s 2   3 d 10   4 p 4 34  

T e 52   :   1 s 2   2 s 2   2 p 6   3 s 2   3 p 6   4 s 2   3 d 10   4 p 6   5 s 2   4 d 10   5 p 4

Então os diagramas das moléculas diatômicas desses caras começam a ser construídos assim:

Em seguida vem a formação dos orbitais moleculares a partir dos orbitais atômicos:

E pra finalizar preenchemos os orbitais moleculares com os elétrons originalmente presentes nos orbitais atômicos, de baixo pra cima no diagrama, preenchendo primeiro os orbitais menos energéticos:

A ordem de ligação, utilizando apenas o subnível mais energético desses átomos, fica:

O . L .   = 6 - 2 2 = 2

Passo 4

A próxima família é a do carbono:

S i 14   :   1 s 2   2 s 2   2 p 6   3 s 2   3 p 2

G e :   1 s 2   2 s 2   2 p 6   3 s 2   3 p 6   4 s 2   3 d 10   4 p 2 32  

S n 50   :   1 s 2   2 s 2   2 p 6   3 s 2   3 p 6   4 s 2   3 d 10   4 p 6   5 s 2   4 d 10   5 p 2

P b 82   :   1 s 2   2 s 2   2 p 6   3 s 2   3 p 6   4 s 2   3 d 10   4 p 6   5 s 2   4 d 10   5 p 6   6 s 2   4 f 14   5 d 10   6 p 2

Então os diagramas das moléculas diatômicas desses caras começam a ser construídos assim, com 2 elétrons no subnível n p .

Em seguida vem a formação dos orbitais moleculares a partir dos orbitais atômicos:

E por último preenchemos os orbitais moleculares com os elétrons originalmente presentes nos orbitais atômicos, de baixo pra cima no diagrama, preenchendo primeiro os orbitais menos energéticos:

A ordem de ligação, utilizando apenas o subnível mais energético desses átomos, fica:

O . L .   = 4 - 0 2 = 2

Passo 5

Na família dos alcalinos terrosos:

C a 20   :   1 s 2   2 s 2   2 p 6   3 s 2   3 p 6   4 s ²

S r :   1 s 2   2 s 2   2 p 6   3 s 2   3 p 6   4 s 2   3 d 10   4 p 6 38     5 s 2  

B a 56   :   1 s 2   2 s 2   2 p 6   3 s 2   3 p 6   4 s 2   3 d 10   4 p 6   5 s 2   4 d 10   5 p 6   6 s ²

Então os diagramas das moléculas diatômicas desses caras começam a ser construídos assim:

Em seguida vem a formação dos orbitais moleculares a partir dos orbitais atômicos:

E pra finalizar preenchemos os orbitais moleculares com os elétrons originalmente presentes nos orbitais atômicos, de baixo pra cima no diagrama, preenchendo primeiro os orbitais menos energéticos:

A ordem de ligação, utilizando apenas o subnível mais energético desses átomos, fica:

O . L .   = 4 - 4 2 = 0

A O.L. igual a zero para estes compostos é um forte indício de que eles não existam, uma vez que a ligação não representa nenhum ganho energético para os átomos.

Resposta

O.L. igual a 1 para C l 2 ,   I 2   e   B r 2 .

O.L. igual a 2 para S 2 ,   S e 2   e   T e 2 .

O.L. igual a 2   para   S i 2 ,   G e 2 ,   S n 2 ,   P b 2 .

O.L. igual a 0 para   C a 2 ,   S r 2   e   B a 2 .

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