Alguém sabe explicar a inversão dos orbitais no O2 e F2?

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Embora possamos escrever estruturas de Lewis convenientes para o O2 e F2, o mesmo não pode ser dito para B2 e C2, que não respeitam a estrutura do octeto.

B₂ [π_u¹ π_u¹ (2p)]: B₂ só existe na forma gasosa e é paramagnético. Explica-se pelos dois elétrons de maior energia estarem em dois orbitais π separados. A teoria de Lewis não consegue explicar este fenômeno. B₂ é um bom exemplo da mistura dos orbitais s e p. Sem mistura, o orbital σ(2p) deveria ter energia menor do que o π(2p) e a molécula seria diamagnética. Entretanto a mistura do orbital σ(2s) com π(2p) abaixa a energia do orbital σ(2s) e eleva a energia do σ(2p) acima dos orbitais π. Por isso, os últimos dois elétrons ficam desemparelhados em orbitais π degenerados (de mesma energia).

C₂ [π_u² π_u² (2p)]: Dveríamos esperar elétrons emparelhados, mas com os dois orbitais moleculares tendo simetria π. Isto é incomum pois seriam duas ligações π e nenhuma σ. As energias de dissociação para B₂ e C₂ indica que temos uma ligação simples, dupla e tripla respectivamente. Embora o C₂ não seja comum, o íon C₂^-2 é bem conhecido.

O₂ [σ_g²π_u²π_u²π_g^*1π_g^*1(2p)]: O fato do O₂ ser paramagnético não é explicado na teoria de Lewis, mas isso fica evidente na TOM.

F₂ [σ_g²π_u²π_u²π_g^*2π_g^*2(2p)]: Teoria e experimento concordam que F₂ é diamagnético com uma ligação F-F simples. A ordem de ligação total para O₂ e F₂ não depende de levarmos ou não a mistura de orbitais em consideração. Uma troca entre σ_g(2p) e π_u(2p) pode ocorrer porque esses orbitais moleculares estão tão próximos que pequenas variações em qualquer um deles pode levar a uma inversão. A separação entre dois orbitais atômicos 2s e 2p aumenta nos átomos com o aumento da carga nuclear, no caso do flúor, já é suficiente para diminuir a interação s-p e restaurar a ordem "normal" esperada para os orbitais.