I due atomi di idrogeno condividono un elettrone ciascuno, raggiungendo ambedue la configurazione stabile 1s 2 guadagno globale di energia.

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1 LEGAME COVALENTE H. +.H d H:H Lewis (oppure H-H Kekulè) 1s 1s 1s 2 1s 2 I due atomi di idrogeno condividono un elettrone ciascuno, raggiungendo ambedue la configurazione stabile 1s 2 guadagno globale di energia. Esempio H..Cl: d H : Cl: 1s 1 [Ne] 3s 2 3p 5 1s 2 [Ne] 3s 2 3p 6 _ ICl. belettrone dispari ( spaiato, disaccoppiato) ICl-ClIbcoppia non condivisa (non legata, solitaria) m coppia condivisa o legata

2 Legame covalente apolare La densità elettronica ha una distribuzione simmetrica rispetto ai due nuclei I due atomi sono uguali o hanno la stesso valore Z eff ( stessa elettronegatività). A A Legame covalente polare Distribuzione elettronica: non è simmetrica rispetto ai due nuclei B più elettronegativo di A, (Z eff (B) > Z eff (A)) Elettronegatività: misura la tendenza di un atomo ad attrarre gli elettroni di un doppietto di legame.

3 Quindi H-H e ICl--ClI legame apolare _ H-ClI legame polare La valenza nel legame covalente equivale al numero degli elettroni spaiati nello strato più esterno Esempi: il cloro è monocovalente, l ossigeno dicovalente, l azoto tricovalente _.O. 1s 2 2s 2 2p 4 mo mm 2 el. spaiati.ń. 1s 2 2s 2 2p 3 mo m m m 3 el. spaiati INΞNI apolare dn 2 IO=OI apolare do 2 invece NH 3 polare invece H 2 O polare Con maggior rigore.. Gli elettroni impegnati nel legame covalente occupano un orbitale di legame, che deve rispettare le limitazioni imposte dalla teoria quantistica, ad es. il principio di esclusione di Pauli.

4 Legame dativo (di coordinazione) Molecole come BCl 3, AlCl 3 (acidi di Lewis) hanno una lacuna dell ottetto, che possono completare reagendo con basi di Lewis (es NH 3 ). Questo tipo di legame è detto dativo perché il datore (in questo caso è N) fornisce per intero il doppietto elettronico all atomo accettore (in questo caso B). Si indica spesso con NdB H H H H I I I I H-NI + B-F d H-N + -B - -F I I I I H H H H

5 CARICA FORMALE Si attribuisce ad un atomo in una molecola o uno ione, assumendo che tutti gli elementi presentino la stessa elettronegatività. CF = n (el.val) - (CL +2CNL) n (el.val) =elettroni di valenza dell atomo non legato CL=coppie leganti CNL=coppie non leganti CL +2CNL= elettroni posseduti dall atomo legato Esempio per BF 3 -NH 3 CF(N)=5-(4+2x0)=+1 CF(B)=3-(4+2x0)=-1 CF(F)=7-(1+2x3)= 0 In una molecola la somma delle cariche formali è pari a zero, in uno ione è la carica dello ione. Esempi (esercizi): NH 3 + H + + d NH 4 H 2 O + H + d H 3 O + CF(N)=? CF(H)=? CF(O)=? CF(H)=?

6 Teoria del legame di valenza (VB) Quando due atomi si avvicinano: 1. gli orbitali atomici si sovrappongono 2. una coppia di elettroni occupa questo spazio di sovrapposizione 3. si forma un legame covalente.

7 CARATTERISTICHE DEL LEGAME COVALENTE Carattere direzionale: gli O.A. che si sovrappongono sono orientati nella direzione che permette la massima sovrapposizione Numero finito di legami: fino a saturazione degli elettroni dispari (tranne leg.dativo) Gli elettroni coinvolti nel legame hanno spin opposti (Pauli) Il guadagno energetico (dstabilità) è tanto maggiore quanto maggiore è la sovrapposizione degli O.A. LEGAME SIGMA σ La sovrapposizione degli orbitali atomici avviene lungo la congiungente dei due nuclei. La zona di sovrapposizione tra i due atomi resta invariata al ruotare degli atomi intorno all asse di legame l uno rispetto all altro.

8 LEGAME PIGRECO π La sovrapposizione tra gli orbitali atomici non avviene lungo la congiungente fra i due nuclei. Di conseguenza la rotazione intorno all asse di legame è bloccata. Il legame π è meno forte del legame σ (N 1s 2 2s 2 2p 3 ) π INΞNI π Dei tre orbitali p disponibili, uno viene usato per formare il legame σ, gli altri due possono formare solo legami π

9 Carbonio: eccitazione ed ibridazione C 1s 2 2s 2 2p 2 mo m m... Stato fondamentale C 1s 2 2s 1 2p 3 m m m m Stato eccitato Lo stato eccitato giustifica la tetracovalenza del carbonio formazione di un maggior numero di legami guadagno energetico. La disposizione tetraedrica dei legami richiede il concetto di ibridazione. IBRIDAZIONE 1 orbitale s e 3 orbitali p si mescolano fra loro matematicamente, generando 4 nuovi orbitali equivalenti ed isoenergetici, diretti dal nucleo verso i 4 vertici di un tetraedro: 1(s) + 3(p)d 4(sp 3 ) (questo non contrasta con la meccanica quantistica)

10 Vantaggi del legame con orbitali ibridi massima distanza fra orbitali minore repulsione fra gli elettroni presenti al loro interno orbitali direzionali maggiore sovrapposizione legame più forte

11 Boro e ibridazione sp 2 Anche per il boro, distinguiamo due processi: 1. eccitazione ( numero dei legami) 2. ibridazione ( geometria di legame) B 1s 2 2s 2 2p 1 mo m Stato fondamentale B 1s 2 2s 1 2p 2 m m m Stato eccitato 1(s ) + 2(p )d3(sp 2 ) Geometria trigonale planare Esempi: BF 3, AlCl 3, AlF 3

12 Berillio e ibridazione sp 1. eccitazione( numero dei legami) 2. ibridazione ( geometria di legame) Be 1s 2 2s 2 2p 0 mo Stato fondamentale Be 1s 2 2s 1 2p 1 m m Stato eccitato 1(s ) + 1(p )d2(sp) Geometria digonale lineare. Esempi: BeF 2, BeCl 2

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