O ponto de partida. Uma curva de energia potencial de uma molécula diatómica conta a história de dois átomos a aproximarem-se. Longe um do outro não interagem (E=0); ao aproximarem-se, as atrações entre os núcleos e os eletrões do outro átomo dominam e a energia desce; demasiado perto, as repulsões entre núcleos (e entre eletrões) dominam e a energia sobe a pique. O fundo do poço é a molécula estável, e lê-se assim:
- a abcissa do mínimo é o comprimento de ligação — a distância média entre os núcleos na molécula;
- a profundidade do mínimo (o módulo da energia nesse ponto) é a energia de ligação — a energia que é preciso fornecer para separar os átomos.
Para decidir qual curva é a do N2, precisas de saber qual das duas moléculas tem a ligação mais forte e mais curta. É isso que as fórmulas de Lewis te dizem — e é por elas que o enunciado manda começar.
1.º — as fórmulas de estrutura de Lewis
Oxigénio (Z=8, 1s22s22p4): 6 eletrões de valência, falta-lhe 2 para o octeto. Os dois átomos partilham dois pares de eletrões — uma ligação dupla — e cada um fica com dois pares não ligantes. Total: 2×6=12 eletrões de valência =4 ligantes +8 não ligantes.
⋅⋅O⋅⋅=⋅⋅O⋅⋅Nitrogénio (Z=7, 1s22s22p3): 5 eletrões de valência, falta-lhe 3. Os dois átomos partilham três pares — uma ligação tripla — e cada um fica com um par não ligante. Total: 2×5=10 eletrões de valência =6 ligantes +4 não ligantes.
:N≡N:Confirma sempre o octeto: cada oxigénio tem 4 eletrões não ligantes +4 partilhados =8; cada nitrogénio tem 2 não ligantes +6 partilhados =8.
2.º — comparar as ligações
A ordem de ligação diz quantos pares de eletrões estão a «colar» os dois núcleos: 2 no O2, 3 no N2. Mais eletrões partilhados entre os núcleos significam uma atração mais forte, que:
- puxa os núcleos para mais perto — o comprimento de ligação é menor;
- é mais difícil de quebrar — a energia de ligação é maior.
Logo, por ter uma ligação covalente tripla, o N2 tem maior energia de ligação e menor comprimento de ligação do que o O2. (Para te orientares: a ligação no N2 tem cerca de 945 kJmol−1 e 110 pm; a do O2, cerca de 498 kJmol−1 e 121 pm. Não precisas destes valores — a comparação qualitativa é o que se pede.)
3.º — ler o gráfico
Agora procura, na Figura 8, a curva com as duas características ao mesmo tempo:
- o mínimo mais profundo (maior energia de ligação): o da curva 1 está claramente abaixo do da curva 2;
- o mínimo a menor distância internuclear (menor comprimento de ligação): o da curva 1 fica à esquerda do da curva 2.
As duas leituras apontam para o mesmo lado. A curva 1 corresponde ao N2 (e a curva 2 ao O2).
4.º — juntar tudo num texto
O enunciado pede um texto bem estruturado e fixa a ordem: primeiro as fórmulas de Lewis, depois a comparação das ligações, por fim a curva. Segue-a — cada parágrafo é um dos três elementos, e cada um justifica o seguinte. Diz explicitamente que no gráfico o comprimento de ligação é a abcissa do mínimo e a energia de ligação a sua profundidade: é essa ponte que transforma a comparação das ligações numa identificação da curva.
como este item é corrigido (é por níveis, não por etapas)
O corrector procura três elementos — as fórmulas de Lewis, a comparação das ligações, a identificação da curva — e olha depois para a forma (estrutura do texto e linguagem científica). Escolhe um nível:
- nível 5 — 12 pontos: os três elementos, texto bem estruturado e linguagem científica adequada;
- nível 4 — 10 pontos: os três elementos, com falhas de estrutura e/ou de linguagem científica;
- nível 3 — 8 pontos: apenas os dois primeiros elementos, bem estruturados e com linguagem adequada;
- nível 2 — 6 pontos: apenas os dois primeiros elementos, com falhas de estrutura e/ou de linguagem;
- nível 1 — 4 pontos: apenas um dos dois primeiros elementos, bem estruturado e com linguagem adequada.
Repara numa coisa importante: todos os níveis se definem pelos dois primeiros elementos. Não há nível para quem identifica a curva 1 sem as fórmulas de Lewis e sem a comparação das ligações — «é a curva 1» sozinho, mesmo certo, vale zero. O terceiro elemento só conta em cima dos outros dois. A justificação é o item; a conclusão é o remate.
onde se perdem pontos
- Responder «curva 1» sem justificar. Como acabaste de ver, sem os dois primeiros elementos não há nível nenhum: 0 pontos.
- Esquecer os pares não ligantes nas fórmulas de Lewis. O=O e N≡N sem os pares não ligantes não são fórmulas de estrutura de Lewis completas — o primeiro elemento fica por fazer.
- Desenhar o O2 com ligação simples ou o N2 com ligação dupla. Conta os eletrões de valência e confirma o octeto de cada átomo; se não fechar, a ligação está errada.
- Comparar só uma das grandezas. O enunciado pede a comparação das energias e dos comprimentos de ligação; o segundo elemento exige as duas.
- Trocar a leitura do gráfico. O comprimento de ligação é a abcissa do mínimo, não o ponto onde a curva corta o eixo r; a energia de ligação é a profundidade do mínimo, não a altura da curva para r pequeno.
- Dizer que a ligação tripla é «maior» sem dizer em quê. «A ligação do N2 é maior» é ambíguo — maior energia? maior comprimento? (o comprimento é, aliás, menor). É uma falha de linguagem científica e pode contradizer o resto da resposta.
- Responder em tópicos soltos. Com falhas de estrutura, os três elementos valem 10 e não 12.
para reconhecer o próximo item deste tipo
Numa curva de energia potencial, o mínimo diz tudo: a abcissa é o comprimento de ligação, a profundidade é a energia de ligação. E entre ligações entre os mesmos tipos de átomos, quanto mais pares partilhados (simples < dupla < tripla), mais curta e mais forte é a ligação — o poço fica mais fundo e mais à esquerda.
