Orbital é uma região onde há grande probabilidade de encontrar um elétron. Orbitais atômicos de átomos distintos são combinados formando orbitais moleculares. A teoria dos orbitais moleculares (OM) considera que todos os elétrons de valência têm uma influência na estabilidade da molécula. Além disso, esta teoria considera que os orbitais atômicos (OA) do nível de valência, não ocorrem quando a molécula se forma, sendo substituídos por um novo conjunto de níveis energéticos que correspondem a novas distribuições da nuvem eletrônica. Considerando a Teoria OM: a) O que significam orbitais moleculares ligantes, não ligantes e antiligantes? b) Porque segundo esta teoria, a molécula Be2 não poderia existir? c) Calcule a ordem de ligação para a molécula de F2. d) Porque a molécula de O2 é menos estável que a molécula de O2+ e a molécula do N2 é mais estável que a molécula de N2+?
Soluções para a tarefa
O que significam orbitais moleculares ligantes, não ligantes e antiligantes?
Orbital Molecular Ligante (OML): Representado pela interferência construtiva (superposição positiva) dos orbitais atômicos. Se ocupados por elétrons têm menor energia que os orbitais atômicos que lhe deram origem e é por isso chamado de ligante. Apresenta maior probabilidade de encontrar o elétron na região internuclear e interagem com ambos os núcleos, havendo assim maior força de ligação.
Orbital Molecular Antiligante (OMA): Representado pela interferência destrutiva (superposição negativa) dos orbitais atômicos. Tem sua densidade eletrônica máxima fora da região entre os dois núcleos, e ao longo da linha que passa através dos dois núcleos. Tem maior energia que os orbitais que lhe deram origem e é por isso chamado de antiligante.
Orbital Molecular não ligante (OMNL): Formado por orbitais que não se combinam, ou seja, os orbitais não se superpõem apreciavelmente ou não se superpõem de modo algum em virtude de não apresentarem simetria apropriada. Os pares de elétrons livres nas estruturas de Lewis podem ser considerados como estando em orbitais não ligantes.
b) Porque segundo esta teoria, a molécula Be2 não poderia existir? O número atômico do berílio é 4 e dois destes elétrons irão preencher o orbital ss*. A desestabilização gerada pelo orbital ss* preenchido cancela o efeito de estabilização do orbital ss. A ordem de ligação é zero e, portanto, a molécula de Be2 não existe, pois para existir sua configuração eletrônica no estado fundamental seria K K (ss)2(ss*)2.
c) Calcule a ordem de ligação para a molécula de F2. Como os orbitais p* estão ambos preenchidos, a ordem de ligação no F2 é igual a 1. Isto está de acordo com os dados experimentais determinados para a energia e o comprimento da ligação, pois ambos são aqueles esperados para uma ligação simples. Além disso, F2 mostra ser diamagnético, o que é consistente com a ausência de elétrons desemparelhados. A configuração do F2 é K K (ss)2(ss*)2(sx)2(py)2(pz)2(py*)2(pz*)2.
d) Porque a molécula de O2 é menos estável que a molécula de O2+ e a molécula do N2 é mais estável que a molécula de N2+? A diferença na força da ligação está relacionada à ordem de ligação dos íons O2+ e N2+. Nas moléculas de O2 e de N2, a grande proximidade entre os átomos ligantes faz com que haja sobreposição de orbitais em todas as camadas, de forma que todos os elétrons passam a pertencer a orbitais moleculares, conforme distribuição eletrônica na figura abaixo. energia N N2N 2s 1s energia O O2O 2s 1s A ordem de ligação da molécula N2 é OL = (6–0)/2 = 3 (considerando a camada de valência). Para a formação do íon N2+ , é retirado um elétron ligante da camada de valência da molécula, reduzindo a ordem de ligação para OL = (5–0)/2 = 2,5. Portanto a força da ligação diminui. A ordem de ligação da molécula O2 é OL = (6–2)/2 = 2 (considerando a camada de valência). Para a formação do íon O2+ , é retirado um elétron anti-ligante da camada de valência da molécula, aumentando a ordem de ligação para OL = (6–1)/2 = 2,5. Portanto a força da ligação aumenta.