FORMAZIONE DI LEGAMI. Il legame chimico si definisce quando fra due atomi esistono delle forze che danno luogo alla formazione di un aggregato.

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Agostino Beretta
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1 FORMAZIONE DI LEGAMI Il legame chimico si definisce quando fra due atomi esistono delle forze che danno luogo alla formazione di un aggregato. Presa r come distanza internucleare si osserva che l'energia tende a 0 per distanze r Ha un minimo per r = r 0, per questo valore si ha la formazione del legame tra i due atomi con un E 10 Kcal

2 A seconda delle proprietà dei singoli elementi, il legame si può formare attraverso diversi meccanismi: Trasferimento di elettroni da un atomo all'altro Messa in comune di elettroni Messa in comune di coppie di elettroni Per realizzare il legame è necessario che gli elettroni impegnati abbiano spin antiparalleli. I legami chimici sono caratterizzati da tre parametri: Energia di legame Distanza di legame Angolo di legame (nel caso di tre atomi)

3 Legame Energia di legame Kcal/mole Distanza in Å H H 104 0,75 O H 0,96 H F 135 0,92 H Cl 103 1,27 H Br 88 1,41 H I 71 1,61 O O 119 1,20 N N 225 1,09

4 Il legame si forma tra due atomi che avvicinandosi arrivano ad una distanza in cui non si attraggono e non si respingono. Si sovrappongono formando una zona di maggiore densità elettronica e minore energia. CLASSIFICAZIONE DEI LEGAMI LEGAMI ATOMICI: Legame covalente Legame omopolare Legame dativo Legame con elettroni delocalizzati LEGAMI ELETTROSTATICI: Legame ionico LEGAMI DIPOLARI LEGAME IDROGENO LEGAME METALLICO

5 Il legame può essere simboleggiato con un tratto o con due punti (elettroni messi in comune) LEGAME COVALENTE OMOPOLARE Tra due atomi uguali, non e' polarizzato Cl + Cl Cl Cl Cl. Cl :Cl:Cl: LEGAME COVALENTE POLARE Si forma tra due atomi diversi, in questo caso il doppietto si trova più vicino all'atomo più elettronegativo; si forma quindi un dipolo che viene rappresentato con una parziale suddivisione di carica ( + ) H F

O OH LEGAME CON ELETTRONI DELOCALIZZATI Si forma in presenza di orbitali di uguale

7 LEGAME DATIVO Si forma tra due atomi che possiedono nello stato fondamentale o in uno stato eccitato: a) una coppia elettonica (datore) b) un orbitale vuoto (accettore) OH S O OH LEGAME CON ELETTRONI DELOCALIZZATI Si forma in presenza di orbitali di uguale simmetria che contengono elettroni spaiati, questi vengono delocalizzati su tutta la molecola. O

9 LEGAMI ELETTROSTATICI Legame ionico Per valori molto diversi di elettronegatività si formano ioni (+) e ioni( ). Si formano quindi macromolecole, in questo processo si libera energia proporzionale alla distanza tra gli ioni denominata energia reticolare.

LEGAMI DIPOLARI Detti anche legami di van der Waals, si formano in presenza di: forze dipolo istantaneo-dipolo indotto ( forze di dispersione di London) si formano a causa di sbilanciamenti

10 LEGAMI DIPOLARI Detti anche legami di van der Waals, si formano in presenza di: forze dipolo istantaneo-dipolo indotto ( forze di dispersione di London) si formano a causa di sbilanciamenti temporanei della carica nella molecola che causa uno sbilanciamento nelle molecole adiacenti. Questo fenomeno diminuisce all'aumentare della distanza tra le molecole e aumenta con l'aumento del numero di elettroni. Si spiega con questo, ad esempio, l'aumento della t.e. scendendo lungo il 7 gruppo. ione / dipolo; ione / dipolo indotto; dipolo / dipolo; dipolo /dipolo indotto CH 3 COCH 3 C 2 S

11 LEGAME IDROGENO Si forma in molecole in cui H è legato ad atomi fortemente elettronegativi. In questo modo l H viene protonizzato e lega con legame elettrostatico un altro atomo elettronegativo. CH 3 C O OH Legami H O H O CH 3 C C CH 3 O H O

12 H2O CH3OH NH3

13 H 2 S

14 PH 3 P 3s 2 3p 3 H 1s 1

15 O Molecola di O 2 π σ p x p y p z p x p y p z O 2p 4 2s 2 2p 4 2s 2

16 σ Molecola di N 2 π π N p x p y p z p x p y p z N 2p 3 2s 2 2p 3 2s 2

17 Nella teoria dei legami di valenza, quando i legami vengono descritti, si tiene conto della parziale sovrapposizione degli orbitali atomici degli elementi interessati. Da una prima analisi, le strutture di alcune molecole non potrebbero essere giustificate. Ad esempio descrivere la molecola di BeH 2 non è possibile utilizzando gli orbitali puri del Be 1s 2 2s 2, la molecola può essere descritta utilizzando orbitali ibridi. Il processo di formazione degli ibridi si spiega con una prima fase in cui si ha PROMOZIONE di un elettrone nell orbitale libero dello stesso guscio; nel caso del Be dal 2s 2 si ha (2s 1 ) (2p 1 ) IBRIDIZZAZIONE dalla combinazione di due orbitali prendono origine due orbitali ibridi equivalenti sp

18 Formazione di orbitali ibridi sp Be Promozione 2s 2 hν (sp) 1 (sp) 1

19 Be ibridizzazione BeH 2

20 Ibridizzazione sp 2 2p 1 B 2s 2 Prom. Ibrid. (sp 2 ) 1 (sp 2 ) 1 (sp 2 ) 1 In questo caso vengono coinvolti un orbitale s e due p. Gli angoli tra i tre orbitali ibridi sono di 120, la molecola è planare, come nel caso precedente gli orbitali sono isoenergetici. Ibridiz.

ibridi equivalenti posti lungo 4 assi che partono dal

21 Ibridizzazione sp 3 C Prom. Ibridiz. (2s 2 ) (2p 2 ) 2s 1 2p 3 (sp 3 ) 1 (sp 3 ) 1 (sp 3 ) 1 (sp 3 ) 1 CH 4 Questo tipo di ibridizzazione coinvolge un orbitale s e tre orbitali p, si formano quindi 4 orbitali ibridi equivalenti posti lungo 4 assi che partono dal centro di un tetraedro e passano per i vertici formando tra loro angoli di

22 La polarità di ciascun legame e della molecola nel complesso dipenderà dalla differenza di elettronegatività tra gli elementi e dalla struttura geometrica della molecola

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