Pregunta 3 · Complements de química URV Examen de Complements de Química

a. Determineu l'ordre d'enllaç de la molècula.

Solución: 3

b. Escriviu la configuració electrònica molecular de N₂.

Solución: (\sigma_{2s})^2(\sigma^*_{2s})^2(\pi_{2p})^4(\sigma_{2p_z})^2 / (\sigma_{1s})^2(\sigma^*_{1s})^2(\sigma_{2s})^2(\sigma^*_{2s})^2(\pi_{2p_x}=\pi_{2p_y})^4(\sigma_{2p_z})^2

c. Comenteu raonadament com afecta la pèrdua d'un electró (formació de N₂⁺) a la distància d'enllaç N-N i a la seva energia de dissociació.

Solución: L'electró s'extreu de l'HOMO (orbital enllaçant \sigma_{2p}), per la qual cosa l'ordre d'enllaç disminueix de 3 a 2,5. En conseqüència, l'energia de dissociació disminueix i la distància d'enllaç N-N augmenta.

d. Compareu els potencials d'ionització de N₂ i de l'àtom de N.

Solución: PI(N₂) > PI(N)

e. Dibuixeu o indiqueu esquemàticament l'HOMO i el LUMO de N₂.

Solución: HOMO: orbital enllaçant \sigma_{2p_z}. LUMO: parell d'orbitals antienllaçants degenerats \pi^*_{2p_x}, \pi^*_{2p_y}.

f. Expliqueu per quin motiu es produeix la inversió dels nivells $\sigma$ i $\pi$ en els orbitals moleculars enllaçants.

Solución: Es deu a la barreja o mescla s-p entre els orbitals atòmics 2s i 2p per la proximitat de les seves energies, que estabilitza \sigma_{2s} i desestabilitza \sigma_{2p_z} situant-lo per sobre dels orbitals \pi_{2p}.

e. Dibuixeu o indiqueu esquemàticament l'HOMO i el LUMO de N₂.

Solución: HOMO: orbital σ_2p_z (enllaçant, amb densitat electrònica internuclear i lòbuls terminals amb la mateixa fase). LUMO: orbitals π*_2p_x i π*_2p_y (antienllaçants degenerats, amb un pla nodal perpendicular a l'eix internuclear).