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1 IL LEGAME COVALENTE: TEORIA DELL ORBITALE MOLECOLARE La molecola è considerata come un insieme di nuclei ed elettroni e, attraverso la valutazione delle reciproche interazioni, la teoria dell orbitale molecolare determina le funzioni d onda che descrivono gli elettroni negli atomi isolati Gli elettroni della molecola sono quindi descritti da funzioni d onda dette ORBITALI MOLECOLARI, le cui superfici si estendono a tutta la molecola Queste superfici limite abbracciano tutta la molecola e sono policentriche Da ciò ne deriva che gli elettroni risentono dell attrazione di tutti i nuclei

2 IL LEGAME COVALENTE: TEORIA DELL ORBITALE MOLECOLARE La molecola è considerata come un insieme di nuclei ed elettroni e, attraverso la valutazione delle reciproche interazioni, la teoria dell orbitale molecolare determina le funzioni d onda che descrivono gli elettroni negli atomi isolati Gli elettroni della molecola sono quindi descritti da funzioni d onda dette ORBITALI MOLECOLARI, le cui superfici si estendono a tutta la molecola Queste superfici limite abbracciano tutta la molecola e sono policentriche Da ciò ne deriva che gli elettroni risentono dell attrazione di tutti i nuclei

3 MOLECOLE BIATOMICHE MOMONUCLEARI La molecola dell H 2 L orbitale molecolare è quello di legame perché ha un energia più bassa rispetto agli orbitali atomici L orbitale indicato * viene definito ORBITALE MOLECOLARE DI ANTILEGAME

4 MOLECOLE BIATOMICHE MONONUCLEARI La forma degli orbitali è quella soprariportata La configurazione elettronica della molecola di H 2 è 2 cioè 2 elettroni posti sull orbitale molecolare di legame

5 MOLECOLE BIATOMICHE MONONUCLEARI Quando si hanno elementi che hanno anche l orbitale p oltre all s (dal secondo periodo) gli orbitali molecolari complessivi sono 8 in quanto si ha un orbitale 2s e tre orbitali p per ogni atomo

6 MOLECOLE BIATOMICHE MONONUCLEARI: il caso dell O 2 Negli orbitali degeneri 2px e 2 py ci sono 2 elettroni spaiati (regola di Hund) Giustificano il suo paramagnetismo

7 COMPOSTI DI COORDINAZIONE Gli elementi di transizione sono caratterizzati dal parziale riempimento degli orbitali d di uno strato n e dal riempimento dell orbitale s dello strato successivo n+1 Formano COMPOSTI DI COORDINAZIONE, in cui un atomo (o ione) metallico è legato ad un numero di atomi superiore al suo numero di ossidazione Vengono definiti anche COMPLESSI

8 COMPOSTI DI COORDINAZIONE - L atomo (o lo ione) metallico dispone di orbitali vuoti in grado di alloggiare coppie elettroniche e viene chiamato accettore - gli atomi a cui l accettore è legato sono in grado di fornire la coppia elettronica per un legame covalente e vengono detti perciò donatori - il legame accettore-donatore viene detto legame di coordinazione - il numero di legami fra accettore e donatori viene chiamato numero di coordinazione

9 COMPOSTI DI COORDINAZIONE - le sostanze (molecole o ioni) che contengono i donatori sono dette leganti - i leganti che contengono più di un atomo donatore sono classificati come polidentati - i complessi in cui almeno un legante si comporta come polidentato (chelante) si chiamano chelati

10 COMPOSTI DI COORDINAZIONE In base alle considerazioni appena fatte è ovvio che qualsiasi ione e molecola in grado di fornire un doppietto elettronico può rappresentare un legante, come NH 3, CO, O 2 La stessa H 2 O è un legante che coordinandosi in numero di 6 agli ioni positivi determina poi importanti sue proprietà come quella di solvente o per le proprietà acido/base

11 ISOMERIA Si definiscono ISOMERI i composti che hanno identica formula bruta ma diversa struttura (concatenazione degli atomi) o diversa configurazione/conformazione (disposizione degli atomi nello spazio) Gli isomeri hanno quindi stesso peso molecolare, ma diverse caratteristiche chimico-fisiche

12 ISOMERI COSTITUZIONALE STEREOISOMERIA Se gli isomeri differiscono stessa costituzione ma per l ordine con cui i differenze per la disposizione suoi atomi sono legati degli atomi nello spazio

13 ISOMERIA COSTITUZIONALE - DI CATENA: - DI POSIZIONE: - DI FUNZIONE:

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17 STEREOISOMERIA - COMFORMAZIONALI: derivano da una diversa disposizione degli atomi nello spazio correlata alla possibilità di rotazione intorno al legame C-C - CONFIGURAZIONALI: possono interconvertire senza rottura di legami (con poca energia e a T ambiente); non sono fisicamente separabili

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19 STEREOISOMERI CONFIGURAZIONALI - ENANTIOMERI: presenza nella molecola di un atomo chirale ; sono immagini speculari non sovrapponibili - DIASTEROISOMERI: non sono immagini speculari

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22 PROPRIETA DEFINITE DALLA STRUTTURA ELETTRONICA E DALLA GEOMETRIA MOLECOLARE Esistono 2 tipi di forze attrattive: - forze intramolecolari: che agiscono all interno della molecola (legami chimici) - Forze intermolecolari: tra le molecole

23 FORZE INTERMOLECOLARI Determinano le proprietà come la solubilità di una sostanza e le temperatura di ebollizione e di congelamento dei liquidi Sono una diretta conseguenza delle forze intramolecolari

24 SOLUBILITA Definita come la massima quantità di soluto che si discioglie in una specifica quantità di solvente ad una certa temperatura «il simile scioglie il simile»

25 1 esempio: ammoniaca e acqua Sono solubili in quanto ambedue polari Il polo negativo dell ammoniaca è attratto dalla molecola di acqua Al tempo stesso il polo positivo dell ammoniaca è attratto dal polo negativo dell acqua

26 1 esempio: ammoniaca e acqua Queste forze spingono l ammoniaca a sciogliersi nell acqua e l acqua nell ammonica

27 2 esempio: olio e acqua Non si sciolgono in quanto l olio è apolare mentre l acqua è polare Come conseguenza una molecola di acqua esercita attrazione verso un altra di acqua ma non sulle molecole di olio che quindi resta insolubile

28 PUNTI DI EBOLLIZIONE DEI LIQUIDI L ebollizione di un liquido è ottenuta fornendo energia necessaria a vincere le forze attrattive intermolecolari presenti nel liquido Ciò determina che le molecole passano in uno stato meno aggregato come quello gassoso Quindi la TEMPERATURA DI EBOLLIZIONE è la quantità di energia per far avvenire questo processo Essa dipende dalle forze attrattive intermolecolari ma anche dalla massa molecolare

29 PUNTI DI FUSIONE DEI SOLIDI Anche la trasformazione del solido in liquido dipende dalle forze attrattive presenti nel solido

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