(BLOQUE 3) 28. (ESTA PREGUNTA Y LAS DOS SIGUIENTES ESTÁN RELACIONADAS). Unos investigadores dudan sobre el orden correcto de ocupación de los orbitales moleculares en la molécula O2, de la que se sabe experimentalmente que tiene unidos sus dos átomos por enlace doble y que es paramagnética. Proponen estas dos ordenaciones posibles de los orbitales moleculares, de menor a mayor energía:
1) σ1s < σ1s* < σ2s < σ2s* < σ2px < π2py = π2pz <π2py* = π2pz*< σ2px*…
2) σ1s < σ1s* < σ2s < σ2s* < π2py = π2pz < σ2px <π2py* = π2pz*< σ2px*…
¿Ambas ordenaciones explicarían las dos características mencionadas o las explicaría solo una o ninguna?
(A). La primera explicaría el doble enlace, pero no que la molécula sea paramagnética. La segunda explicaría las dos propiedades.
(B). Ambas explicarían las dos propiedades.
(C). La segunda explicaría que la molécula sea paramagnética, pero no el doble enlace. La primera explicaría las dos propiedades.
(D). Ninguna explicaría estas propiedades.
Solución: B. Cada átomo de O aporta 8 electrones a la molécula O2; por lo tanto, hay que colocar 16 electrones en los orbitales moleculares, lo cual se haría así en cada una de las posibles ordenaciones alternativas:
1) (σ1s)2 (σ1s*)2 (σ2s)2 (σ2s*)2 (σ2px)2 (π2py)2(π2pz)2(π2py*)1 (π2pz*)1
2) (σ1s)2 (σ1s*)2 (σ2s)2 (σ2s*)2 (π2py)2 (π2pz)2 (σ2px)2(π2py*)1 (π2pz*)1
De ambas se deduce un orden de enlace 2, pues quedan alojados 10 electrones en orbitales enlazantes y 6 en antienlazantes, lo que supone una diferencia de dos pares enlazantes.
Esto está de acuerdo con la observación experimental de enlace doble. Además, ambas presentan electrones desapareados, lo que es coherente con la observación experimental del paramagnetismo.
29. (ESTA PREGUNTA ESTÁ RELACIONADA CON LA ANTERIOR Y LA SIGUIENTE). Se ha podido determinar experimentalmente que la ordenación correcta para el O2 es la primera. Si esta ordenación también es válida para el anión O22–, decir si este sería paramagnético y calcular su orden de enlace según la teoría de orbitales moleculares.
(A). O22– no sería paramagnético y su orden de enlace sería 1.
(B). O22– no sería paramagnético y su orden de enlace sería 2.
(C). O22– sería paramagnético y su orden de enlace sería 1.
(D). O22– sería paramagnético y su orden de enlace sería 2.
Solución: A. El anión O22– tiene 18 electrones (los 16 del O2 más los dos que ha aceptado).
Según el enunciado, el orden de ocupación correcto es:
σ1s < σ1s* < σ2s < σ2s* < σ2px < π2py = π2pz <π2py* = π2pz*< σ2px*…
Por lo tanto, la configuración electrónica molecular del anión O22– será:
(σ1s)2 (σ1s*)2 (σ2s)2 (σ2s*)2 (σ2px)2 (π2py)2 (π2pz)2 (π2py*)2 (π2pz*)2
De ella se deduce un orden de enlace de (10 – 8) / 2 = 1 y se predice que la especie no será paramagnética pues no tiene electrones desapareados.
30. (ESTA PREGUNTA ESTÁ RELACIONADA CON LAS DOS ANTERIORES). Aceptando que la ordenación de orbitales moleculares para el catión O22+ sea la misma que para el O2, la teoría predice para el O22+…
(A). que no debería existir porque su orden de enlace es nulo.
(B). que su orden de enlace es 3.
(C). que es paramagnético.
(D). que su estructura según el modelo de Lewis sería :O=O:
Solución: B. La configuración electrónica molecular del catión O22+ (14 electrones) predicha por la teoría de orbitales moleculares será:
(σ1s)2 (σ1s*)2 (σ2s)2 (σ2s*)2 (σ2px)2 (π2py)2 (π2pz)2
de donde se deduce un orden de enlace de 3 (pues contiene 3 pares de electrones enlazantes netos; su estructura de Lewis sería :O≡O:). La teoría no predice que sea paramagnético porque no tiene electrones desapareados.
