Pregunta 6 · Química Bàsica I UB 2021

a. Dibuixeu el diagrama d'energies d'orbitals moleculars per a cadascuna

Solución: Diagrama d'orbitals moleculars sense creuament $s-p$ amb l'ordre d'energia: $$\sigma_{2s} < \sigma^*_{2s} < \sigma_{2p_z} < \pi_{2p_x} = \pi_{2p_y} < \pi^*_{2p_x} = \pi^*_{2p_y} < \sigma^*_{2p_z}$$ Per a $\mathrm{O_2}$ (12 $e^-$ de valència): s'omplen $\sigma_{2s}^2$, $\sigma^{*2}_{2s}$, $\sigma^2_{2p_z}$, $\pi^4_{2p}$, i queden dos electrons desaparellats als orbitals $\pi^{*1}_{2p_x}$ i $\pi^{*1}_{2p_y}$. Per a $\mathrm{O_2^{2-}}$ (14 $e^-$ de valència): s'omplen $\sigma_{2s}^2$, $\sigma^{*2}_{2s}$, $\sigma^2_{2p_z}$, $\pi^4_{2p}$, i $\pi^{*2}_{2p_x}$, $\pi^{*2}_{2p_y}$ (tots els electrons aparellats).

Configuració electrònica d'orbitals moleculars de l'$\mathrm{O_2}$

Solución: $(\sigma_{2s})^2(\sigma^*_{2s})^2(\sigma_{2p_z})^2(\pi_{2p_x})^2(\pi_{2p_y})^2(\pi^*_{2p_x})^1(\pi^*_{2p_y})^1$

Configuració electrònica d'orbitals moleculars de l'$\mathrm{O_2^{2-}}$

Solución: $(\sigma_{2s})^2(\sigma^*_{2s})^2(\sigma_{2p_z})^2(\pi_{2p_x})^2(\pi_{2p_y})^2(\pi^*_{2p_x})^2(\pi^*_{2p_y})^2$

Ordre d'enllaç de l'$\mathrm{O_2}$

Solución: 2

Ordre d'enllaç de l'$\mathrm{O_2^{2-}}$

Solución: 1

b. Indiqueu raonadament quina de les dues espècies té l'enllaç més fort

Solución: $\mathrm{O_2}$ té l'enllaç més fort perquè el seu ordre d'enllaç (2) és superior al de l'anió peròxid (1).

c. Determineu si cadascuna d'aquestes espècies és diamagnètica o paramagnètica

Solución: $\mathrm{O_2}$: Paramagnètica; $\mathrm{O_2^{2-}}$: Diamagnètica