Pregunta 5 · Complements de química URV Examen Primer Parcial. Complements de Química

Tema: Teoría de orbitales moleculares · Del examen Examen Primer Parcial. Complements de Química

Enunciado

Pregunta 5. Molecular orbital diagram of CO

Consider the carbon monoxide (CO) molecule:

a)

Draw the molecular orbital (MO) energy diagram for the valence electrons, noting that Carbon has Z≤7Z \le 7 (s−ps-p mixing occurs).

b)

Write the ground-state electron configuration of the molecule (valence or complete).

c)

Calculate the bond order (B.O.).

d)

If one electron is removed to form CO+\mathrm{CO^+}, explain how the bond order, bond dissociation energy, and magnetic properties are affected.

e)

The experimental first ionization potentials are: C=11.2 eV\mathrm{C} = 11.2\text{ eV}, O=13.6 eV\mathrm{O} = 13.6\text{ eV}, and CO=14.0 eV\mathrm{CO} = 14.0\text{ eV}. Justify why the ionization potential of CO is higher than those of its constituent free atoms.

f)

Sketch the highest occupied molecular orbital (HOMO) and lowest unoccupied molecular orbital (LUMO).

Enunciado: Pregunta 5 · Complements de química URV Examen Primer Parcial. Complements de Química

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Draw the molecular orbital energy diagram for the valence electrons (s-p mixing occurs)

Solución: Orden de energía de los orbitales moleculares: σ2s<σ2s∗<π2px=π2py<σ2pz<π2px∗=π2py∗<σ2pz∗\sigma_{2s} < \sigma^*_{2s} < \pi_{2p_x} = \pi_{2p_y} < \sigma_{2p_z} < \pi^*_{2p_x} = \pi^*_{2p_y} < \sigma^*_{2p_z} Carbono aporta 4 electrones de valencia (2s22p22s^2 2p^2) y Oxígeno 6 electrones de valencia (2s22p42s^2 2p^4), dando un total de 10 electrones de valencia colocados de menor a mayor energía.

b) Write the ground-state electron configuration of the molecule

Solución: (σ2s)2(σ2s∗)2(π2p)4(σ2pz)2(\sigma_{2s})^2 (\sigma^*_{2s})^2 (\pi_{2p})^4 (\sigma_{2p_z})^2

c) Calculate the bond order (B.O.)

Solución: 3

d) New bond order of CO+

Solución: 2.5

d) Magnetic property of CO+

Solución: paramagnetic

d) Explain how the bond order, bond dissociation energy, and magnetic properties are affected

Solución: The electron is removed from the HOMO (σ2pz\sigma_{2p_z}, which has slight bonding character). New bond order =2.5= 2.5. Since the bond order decreases from 3 to 2.5, the bond weakens, so the bond dissociation energy decreases (easier to break). CO is diamagnetic, whereas CO+\mathrm{CO^+} has one unpaired electron and becomes paramagnetic.

e) Justify why the ionization potential of CO is higher than those of its constituent free atoms

Solución: The electrons residing in bonding molecular orbitals in CO are lower in energy than the atomic orbitals of isolated C (11.2 eV) and O (13.6 eV). Consequently, removing an electron from the stable CO molecular orbital requires more energy (14.0 eV).

f) Sketch the highest occupied molecular orbital (HOMO) and lowest unoccupied molecular orbital (LUMO)

Solución: HOMO: Corresponde a σ2pz\sigma_{2p_z}, polarizado hacia el átomo de carbono, con un lóbulo grande apuntando en dirección opuesta al oxígeno (carácter de par no enlazante en C). LUMO: Corresponde a los orbitales antienlazantes degenerados π2p∗\pi^*_{2p}, con un plano nodal entre el C y el O.

La explicación paso a paso, hecha con IA, es Premium. Premium

Resuélvelo aquí mismo: corrección automática, pistas y solución paso a paso.

‹ Pregunta 5 · Examen de Complements de Química

Más ejercicios de Teoría de orbitales moleculares