Como desenhar diagramas de orbitais: 5 passos

Por que os diagramas MO recompensam o método, não o talento

Um diagrama de orbitais moleculares intimida — letras gregas, escadas de energia, setas por toda parte — mas todos se constroem com os mesmos cinco passos. A prova os avalia em binário: os elétrons estão nos níveis certos ou não. Aprenda o método uma vez e H2, O2 e toda diatômica entre eles se desenham sozinhos.

Este guia percorre os cinco passos até o fim e os aplica aos dois exemplos clássicos.

O que você precisa antes de começar

• O número de elétrons de valência da molécula (H contribui 1, C 4, N 5, O 6)
• A fórmula da ordem de ligação: (ligantes − antiligantes) / 2
• Um lápis — os elétrons se movem entre os passos, então desenhe os níveis leves no começo

Passo 1: conte os elétrons de valência

Some os elétrons de valência dos dois átomos. H₂ tem 2; N₂ tem 10; O₂ tem 12; F₂ tem 14; He₂ tem 4. Anote o total no topo — cada seta desenhada depois deve somar exatamente esse número.

Passo 2: desenhe as escadas de orbitais atômicos

Desenhe os orbitais atômicos de valência de cada átomo como linhas horizontais curtas à esquerda e à direita — para diatômicas da segunda fileira: uma linha 2s e um conjunto 2p (três linhas, desenhadas como um nível) por lado. Os dois lados são idênticos e nas mesmas alturas.

Passo 3: escreva os orbitais moleculares no meio

Entre as duas escadas, desenhe um nível ligante e um antiligante para cada par de orbitais atômicos, com um asterisco (*) nos antiligantes. A ordem importa: no O₂ e no F₂ o σ2p fica abaixo do par π2p; de B₂ a N₂ a ordem se inverte e o π2p fica abaixo do σ2p. Essa inversão é o detalhe mais cobrado dos diagramas MO.

Passo 4: preencha os níveis de baixo para cima

Adicione elétrons como setinhas, o nível mais baixo primeiro (Aufbau). Coloque um elétron em cada nível de um par degenerado antes de pareá-los (Hund), e desenhe os pares como uma seta para cima e uma para baixo (Pauli). No O₂, os dois níveis π*2p terminam com uma única seta para cima cada — esses dois elétrons desemparelhados são a resposta para «por que o oxigênio é paramagnético».

Os dois diagramas prontos para conferir:

Passo 5: calcule a ordem de ligação e preveja o magnetismo

Conte os elétrons ligantes, os antiligantes, e aplique a fórmula. H₂: (2−0)/2 = 1. O₂: (8−4)/2 = 2. Ordem de ligação zero — He₂ com (2−2)/2 = 0 — significa que a molécula não existe. Qualquer elétron desemparelhado torna a molécula paramagnética; nenhum, diamagnética.

Erros comuns a evitar

1. Ordem de níveis errada no N2 — em B2, C2 e N2 o nível π2p fica ABAIXO do σ2p; do O2 em diante volta ao normal.
2. A contagem de elétrons se perde — reconte as setas contra o total do passo 1 antes de terminar.
3. Parear cedo demais em níveis degenerados — os solteiros se espalham primeiro pelos dois níveis π.
4. Esquecer os antiligantes na fórmula — a ordem de ligação precisa das duas contagens.
5. Confundir σ com σ* — o asterisco é o nível antiligante; fica mais alto e se subtrai da ligação.
6. Parar no desenho — a questão normalmente quer a ordem de ligação ou o magnetismo, não só o diagrama.

A tabela de consulta rápida

Lista de verificação para imprimir

Antes de entregar um diagrama, passe por esta lista:

• Elétrons de valência totais contados e anotados no topo
• Escadas de orbitais atômicos idênticas nos dois lados
• Cada par de orbitais com nível ligante E antiligante
• Ordem de níveis correta para a molécula (inversão π2p/σ2p antes do O2)
• Elétrons preenchidos de baixo, solteiros espalhados antes de parear, pares com spins opostos
• O número de setas bate com o total do passo 1
• Ordem de ligação calculada com a fórmula e declarada
• Magnetismo previsto a partir dos elétrons desemparelhados

Precisa de um diagrama MO rápido?

Para conferir uma resposta — ou pular completamente o desenho à mão — nomeie a molécula e o AcaDraw gera um diagrama MO limpo, em estilo de livro didático, para refinar e exportar. Comece na página do gerador de diagramas MO. A primeira imagem da ligação está no gerador de estruturas de Lewis.

Referências

• OpenStax Chemistry 2e, 8.4 Molecular Orbital Theory
• LibreTexts Chemistry