Tutti gli atomi (tranne i gas nobili) interagiscono tra di loro per formare molecole



Documenti analoghi
Tutti gli atomi (tranne i gas nobili) interagiscono tra di loro per formare molecole

Il legame chimico ATOMI MOLECOLE

Geometria molecolare

Il legame chimico. Legame metallico

Sommario delle lezioni Legami chimici

I legami covalenti eteronucleari spostano la carica del legame sull atomo più elettronegativo

Il Legame Chimico e la Struttura Molecolare

Legame covalente polare

Il legame chimico. A temperatura e pressione ambiente atomi isolati esistono solo nei gas nobili.

Formule di Lewis e geometria molecolare

Il Legame Chimico e la Struttura Molecolare

Formule di Lewis e regola dell ottetto

Il legame chimico II: la geometria molecolare e l ibridizzazione degli orbitali atomici. Capitolo 10

LEGAMI CHIMICI e GEOMETRIA MOLECOLARE

IBRIDAZIONE e GEOMETRIA MOLECOLARE

Legame covalente. H 1s un protone e un elettrone

ORBITALE ATOMICO. Forma

Forme molecolari - Teoria VSEPR Teoria della repulsione dei doppietti elettronici di valenza

Teoria del legame di valenza (VB) Ibridazione Geometria molecolare. Teoria dell orbitale molecolare (MO)

Premessa al legame chimico

GEOMETRIA MOLECOLARE. La struttura di Lewis non fornisce alcuna indicazione sulla forma delle molecole in

Legame covalente Puro Polare Legame dativo o di coordinazione Legame ionico Legame metallico

Un compostoè costituito da due o più elementi in proporzioni costanti, ottenibili dai composti per trasformazioni chimiche.

Perché H 2 e non H? He e non He 2? H 2 O e non H 3 O?

= GEOMETRIA MOLECOLARE. (numero di legami) + (angolo di legame) = geometria. V.S.E.P.R.: Valence Shell Electron Pair Repulsion

La struttura di ioni e molecole

Il Legame Chimico e la Struttura Molecolare

Prof.Patrizia Gallucci

1.039 g g/mol g g/mol

La FORMA delle MOLECOLE

GEOMETRIA MOLECOLARE

METALLI: bassa energia di ionizzazione bassa affinità elettronica. NON METALLI: elevata energia di ionizzazione elevata affinità elettronica

Il modello di Lewis Le regole

Corso di Studi di Fisica Corso di Chimica

FORMULE di LEWIS. Molecole biatomiche

CAPITOLO 4 STRUTTURE MOLECOLARI

un legame covalente due legami covalenti? tre legami covalenti due legami covalenti un legame covalente

Teoria VSEPR Geometria molecolare

1. L energia di legame. 2. I gas nobili e a regola dell ottetto. 3. Il legame covalente. 4. Il legame covalente dativo. 5. Il legame covalente polare

Fra le poche eccezioni notiamo i gas nobili che sono particolarmente stabili e non reattivi.

Legame chimico: legame ionico, legame covalente, legame metallico

GEOMETRIA MOLECOLARE. Ibridazione La teoria VSEPR

Le proprietà delle sostanze dipendono dal tipo di legame che unisce gli atomi e dalla forma delle molecole.

STRUTTURA ATOMICA. tutti gli atomi hanno un nucleo carico positivamente che possiede quasi tutta la massa atomica

TEORIA DEL LEGAME DI VALENZA (VB) e GEOMETRIA MOLECOLARE (teoria VSEPR)

Il legame chimico I: il legame covalente. Capitolo 9

Per conoscere le proprietà di una sostanza ne dobbiamo conoscere: * la struttura * il tipo di legame presente tra gli atomi

TEORIA DEL LEGAME DI VALENZA (VB) e GEOMETRIA MOLECOLARE (teoria VSEPR)

Le idee della chimica

1. L energia di legame

I LEGAMI CHIMICI E LA REGOLA DELL OTTETTO

Legame metallico Legame costituito dalla non più di una coppia di elettroni tra una sola coppia di atomi ma dalla messa in compartecipazione di

Energia potenziale. d l. E p

LEGAME CHIMICO In genere gli atomi si trovano combinati fra loro in composti molecolari, ionici o metallici.

Regola dell'ottetto e suo superamento Legame ionico Covalenza e ordine di legame Carica formale Risonanza ElettronegativitÄ e polaritä del legame

La forma delle molecole

8. Il Legame Chimico

GEOMETRIE MOLECOLARI: TEORIE VSEPR

Elettroni di VALENZA. Elettroni dell atomo. Elettroni INTERNI (di core) LE FORMULE DI LEWIS LA REGOLA DELL OTTETTO

Esercizi sulle Geometrie Molecolari

Metodi basati sulla meccanica quantistica

LEGAMI CHIMICI. Gli elettroni esterni sono implicati nella formazione dei legami chimici

CHIMICA ORGANICA PER BIOTECNOLOGIE con esercitazioni di LABORATORIO D. Savoia

Legame chimico unità 1, modulo D del libro

Metodi basati sulla meccanica quantistica

TEORIA DEL LEGAME DI VALENZA

CHIMICA II (CHIMICA ORGANICA)

STRUTTURA DEGLI OSSIACIDI

Valitutti, Falasca, Tifi, Gentile. Chimica. concetti e modelli.blu

le SOSTANZE Sostanze elementari (ELEMENTI) COMPOSTI Costituiti da due o più atomi DIVERSI tra loro

Zolfo (Z = 16) Conf. Elettronica 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 Conf. Elettronica esterna 3s 2 3p 4

IBRIDAZIONE. MODELLO DELL ORBITALE di LEGAME

Il legame chimico. Gli atomi sia nelle sostanze elementari che nei composti sono tenuti insieme dai legami chimici

DEL LEGAME DI VALENZA

ALTRI TIPI DI IBRIDAZIONE. Trigonale bipiramidale 1(s)+3(p)+1(d)d5(sp 3 d) P [Ne] 3s 2 3p 3 d[ne]3s 1 3p 3 3d 1 (Es. PCl 5 )

Teorie del legame chimico. Teorie del legame chimico

IL LEGAME COVALENTE A-A A + A - Legame covalente. Il legame covalente. H 2 Cl 2 O 2 N 2 H 2 O CO 2 NH 3 CH 4

1.La forma delle molecole 2.La teoria VSEPR 3.Molecole polari e apolari 4.Le forze intermolecolari 5.Legami a confronto

Previsione delle geometrie molecolari (Cap. 8)

CHIMICA ORGANICA (CANALE M-Z)

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

GENERALITA SUI LEGAMI CHIMICI

Fra le poche eccezioni notiamo i gas nobili che sono particolarmente stabili e non reattivi.

Aspetti generali della Chimica Organica 1 parte

Il legame covalente , P 4 , O 3 , N 2

Le Proprietà Periodiche degli Elementi

Il legame chimico. Lezioni 17-20

IL LEGAME COVALENTE SECONDO LA MECCANICA ONDULATORIA L

Introduzione alla chimica organica. 1. Regola ottetto 2. Teoria del legame 3. Geometria delle molecole

La Teoria del Legame di Valenza

Descrivere come dedurre la polarità delle molecole dalla geometria molecolare STRUTTURA ELETTRONICA DEGLI ATOMI

Legame chimico. Geometrie molecolari

= Atomo di idrogeno (H) molecola dell idrogeno (H 2 )

VIRT&L-COMM IL LEGAME CHIMICO. TFA II Ciclo a.a.2014/2016. Dott. Angela Casu ISSN:

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

La chimica della vita: i composti organici. CARBOIDRATI LIPIDI PROTEINE ACIDI NUCLEICI (DNA, RNA)

Anche tra le molecole si instaurano forze di attrazione, meno intense dei legami chimici, che vengono chiamate legami secondari o legami deboli.

IL LEGAME CHIMICO. Per descrivere come gli elettroni si distribuiscono nell atomo attorno al nucleo si può far riferimento al MODELLO A GUSCI

Verifica di chimica su: Atomo, tavola periodica, legame chimico Nome cognome data classe

Primo presame di chimica

Transcript:

Il legame chimico 1 Tutti gli atomi (tranne i gas nobili) interagiscono tra di loro per formare molecole Teorie del legame chimico 2 1. Teoria di Lewis (o dell ottetto) + metodo VSEPR per determinazione delle geometrie molecolari 2. Teoria del legame di valenza (VB Valence Bond) ottima per la chimica organica 3. Teoria degli orbitali molecolari (M Moecular rbital) 1

Risorse on-line su legame chimico Royal Society of Chemistry Learn Chemistry project http://www.rsc.org/learnchemistry/resource/res00001370/chemistry-vignettes-bondingtheory-and-vsepr Chemistry Vignettes http://www.chemistryvignettes.net/hybridisation/hybridisation.html Gioco delle bonding cards http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000220/bonding-cards Vedi file bonding_cards_edit.doc Understanding the mole (Lezione 1) https://www.rsc.org/cpd/resource/res00001364/understandin g-the-mole/res00001328#!cmpid=cmp00003016 3 Misconceptions su legame chimico 4 http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00001097/spot-the-bonding 2

Teoria di Lewis del legame chimico 5 Gli elettroni esterni (di valenza) sono implicati nel legame chimico G.N.Lewis 1916 Gli atomi si combinano tra loro per raggiungere la configurazione più stabile (gas nobile) Regola dell ottetto Se gli elettroni vengono completamente trasferiti da un atomo all altro -> LEGAME INIC Se gli elettroni sono condivisi tra i due atomi -> LEGAME CVALENTE Formule di Lewis 6 Simbologia di Lewis per rappresentare gli elettroni di valenza di un atomo elettrone di valenza puntino attono al simbolo chimico (su 4 lati ): 1s 1 2s 1 2s 2 2s 2 p 2s 2 p 2 2s 2 p 3 2s 2 p 4 2s 2 p 5 2s 2 p 6 non è importante l ordine di collocazione dei puntini B non si devono formare coppie di puntini fino a che non si rende necessario B si possono rappresentare anche gli ioni atomici K + [ F ] - B B B 3

Il legame ionico 7 E dovuto all attrazione elettrostatica tra cationi e anioni, sia mono (K +, Ca 2+, F - ) che poliatomici (S 4 2-, C 3 2-, NH 4+ ) Questo porta ad una diminuzione di energia L energia reticolare è l energia che viene rilasciata nella formazione del legame ionico Il legame ionico 8 Trasferimento completo di uno o più elettroni da un atomo (a bassa elettronegatività) all altro (alta elettronegatività) 4

Formazione del legame ionico 9 Caratteristiche del legame ionico 10 Deriva da attrazione elettrostatica tra cationi e anioni Non ha natura direzionale Non si ha legame diretto tra atomi (formula chimica NaCl NN rappresenta una coppia ionica o molecola) La stabilità è dovuta essenzialmente all energia reticolare I composti ionici o salini sono tipicamente: solidi cristallini alto punto di fusione fragili 5

Fattori che favoriscono il legame ionico 11 Bassa energia di ionizzazione del catione Alta affinità elettronica dell anione Elementi fortemente elettropositivi che si combinano con elementi fortemente elettronegativi Ioni di piccole dimensioni e carica elevata che possono stabilire forti interazioni (= grandi energie reticolari) I composti ionici sono formati da cationi a sin. nella Tavola Periodica con anioni a dx nella Tavola Periodica Il legame covalente 12 Attrazione elettroni-nucleo Dispersione dei due e- sull intero volume della molecola (sovrapposizione) Legame covalente: minimo nell energia potenziale dei 2 atomi Distanza di legame = posizione del minimo Energia di legame = profondità della buca 6

Legame covalente Teoria di Lewis 13 Legame covalente due atomi mettono in compartecipazione una coppia di elettroni di valenza Per gli atomi dei gruppi principali vale la regola dell ottetto: gli atomi, formando legami, tendono ad assumere la configurazione elettronica dei gas nobili (ns 2 p 6 ) attorniandosi di 4 coppie elettroniche 2s 2 p 6 Regola non sempre valida: disattesa da H e altri elementi. Sempre (o quasi) rispettata per atomi del 2 periodo (C, N,, F) Legame covalente Teoria di Lewis 14 Il legame nella molecola di H 2 : La coppia di e - Il legame nella molecola di F 2 : condivisa si può rappresentare con un trattino lone pair Il legame nella molecola di HCl: 1 coppia di legame 3 coppie solitarie 7

Legami multipli Teoria di Lewis 15 Legame semplice due atomi condividono una coppia di elettroni di valenza Legame multiplo due atomi condividono due o più coppie di elettroni di valenza La molecola di 2 : La molecola di N 2 : La molecola di biossido di carbonio (C 2 ): + + C 16 Regole per la costruzione della strutture di Lewis 1. Calcolo del numero totale di elettroni di valenza (somma di el. valenza dei vari atomi, tenendo conto di eventuali cariche) 2. Determinazione della disposizione degli atomi nella molecola ovvero scheletro molecolare (=connettività tra atomi) connettendo l atomo centrale a quelli terminali mediante legami singoli. al centro atomo con elettronegatività minore atomi di H sempre in periferia -C- 2.5 3.5 elettronegatività (χ) 2.6 S 3.5 H H N H H 2.2 2.2 3.0 2.5 3.5 8

17 Regole per la costruzione della strutture di Lewis 3. Per ogni legame (trattino) si sottrae 1 coppia al computo degli elettroni di valenza 4. Si sistemano elettroni rimasti sugli atomi terminali in modo che rispettino l ottetto -C- 5. Se restano elettroni vanno messi attorno all atomo centrale 6. Se qualche atomo rimane con ottetto incompleto si spostano le lone pairs a dare legami doppi o tripli in modo che tutti gli atomi (salvo eccezioni) rispettino la regola dell ottetto -C- S 8 coppie 16 coppie H H N H H 4 coppie 6 coppie Cariche formali 18 Gli atomi in molecole covalenti rappresentate secondo Lewis possono avere cariche formali positive, negative o nulle Si determinano: elettroni di legame sono equamente condivisi lone pairs appartengono per intero all atomo su cui risiedono Carica formale (CF) per un dato atomo = = n e - di valenza [1/2(n e - legame)] [n e - coppie solitarie] e - valenza = 4+6=10 = 5 coppie La somma delle CF deve essere uguale alla carica presente sulla molecola 9

Regole di Lewis Cariche formali 19 7. Se sono possibili più di una struttura di Lewis, quelle più plausibili: con CF usuali a zero con CF più basse possibile con CF negative sull atomo più elettronegativo Es: La molecola di HCN (cianuro di idrogeno) H C N n e - valenza: E la struttura 1 4 5 ½ n e - di legame: più plausibile 1 4 3 n e - coppie solitarie: 0 0 2 CF: 0 0 0 e - valenza = 1+4+5=10 + - H C N n e - valenza: 1 4 5 ½ n e - di legame: 1 3 4 n e - coppie solitarie: 0 2 0 CF: 0-1 +1 Strutture di Lewis Risonanza 20 Teoria di Lewis (=legame localizzato tra una coppia di atomi) in alcuni casi non riesce a rappresentare la realtà Es: La molecola di ozono 3 e - valenza = 6x3=18=9 coppie Dai dati sperimentali si trova che: geometria piegata le due distanze - sono uguali Il doppio legame è distribuito sui due legami - piuttosto che localizzato fra una coppia di atomi 10

Strutture di Lewis Risonanza 21 Servono più di una formula di Lewis per descrivere la struttura reale della molecola (risonanza). Le singole strutture si chiamano strutture o ibridi di risonanza ibridi di risonanza unicorno L energia dell ibrido di risonanza (legami delocalizzati) è più bassa dell energia di una formula singola Il rinoceronte drago struttura di risonanza struttura di risonanza struttura reale Strutture di Lewis Eccezioni alla regola dell ottetto 22 1. Molecole con un numero dispari di elettroni (radicali, specie molto reattive) Es: ssido di azoto N n. e - valenza = 5+6 =11= 5 coppie + 1 singolo 2. Molecole elettron-deficienti: atomo centrale ha meno di 8 elettroni (ottetto incompleto) Es: composti del B (boro) B (IIIA) n. e - valenza = 3 in molti composti forma solo 3 legami n. e - valenza tot = 3+7x3 = 24 =12 coppie 11

Strutture di Lewis Eccezioni alla regola dell ottetto 23 3. Espansione del guscio di valenza: atomo può avere attorno a sè più di 8 elettroni Vale solo per gli atomi del 3 periodo e successivi che hanno a disposizione gli orbitali d ad energie accessibili per accettare ulteriori elettroni Es: pentafluoruro di fosforo (PF 5 ) n. e - valenza = 5+7x5 =40 = 20 coppie 10 e - attorno al P ottetto espanso Trifluoruro di fosforo (PF 3 ) n. e - valenza = 5+7x3 =26 = 13 coppie 8 e - attorno al P ottetto rispettato!!! Gli atomi del 2 periodo (es. C, N,, F) NN possono espandere l ottetto!!! Strutture di Lewis Esempi 24 Anione solfato S 4 2- -1 S -1 +2 S S -1-1 -1-1 -1 Le 6 strutture di risonanza che permettono di descrivere l equivalenza dei 4 legami S- mantenendo il minimo numero di cariche formali -1-1 -1 poco plausibile per via dell elevato numero di cariche formali molto plausibile per l equivalenza dei 4 legami S- S S -1-1 -1 S S -1-1 12

Strutture di Lewis Esempi 25 Tetrafluoruro di Xenon (XeF 4 ) n. e - valenza = 8 +7x4 = 36 = 18 coppie Step 1-4: Step 5: 16 coppie F F Xe F F F F Xe F F 18 coppie Xe ha ottetto espanso (ok, 5 periodo) no cariche formali Diossido di azoto (N 2 ) n. e - valenza = 5+6x2 = 17 = 8 coppie + 1-1 +1 +1-1 χ =3.5 N χ N =3 N 2 strutture di risonanza con il numero minimo di CF ottetto non rispettato perché si ha un numero dispari di elettroni di valenza (radicale) Proprietà del legame covalente 26 Distanza (lunghezza) di legame (bond length) E la distanza tra due nuclei legati Misurabili sperimentalmente Si possono ricavare dei valori medi per le distanze di un dato legame (es. C-H in differenti composti idrocarburi) La distanza di legame diminuisce nell ordine singolo>doppia>triplo 13

Proprietà del legame covalente 27 Energia di legame: è l energia che serve per romperlo H 2(g) H (g) + H (g) H=+104 kcal/mol Entalpia ( H) di legame Fornisce una stima della forza del legame L energia di legame aumenta al diminuire della distanza di legame e nell ordine singolo<doppio<triplo Si possono ricavare dei valori medi per le energie di un dato legame Alcune entalpie medie di legame (kcal/mol) C-H 100 C-C 85 C- 84 C-N 66 N-H 94 N-N 46 150 195 147 214 178 256 145 N N 225.2 Proprietà del legame covalente 28 rdine di legame (DL) o bond order (B..) E il numero di coppie elettroniche condivise tra due atomi in una molecola Esempi: DL= (n coppie di legame tra atomi A-B) / n di legami AB CH 4 DL(CH) = 4/4 =1 C 2 DL(C) = 4/2 = 2 DL può essere anche frazionario N 2 DL(NN) = 3/1 = 3 S 4 2- DL(S) = 6/4 = 1.5 3 DL() = 3/2 = 1.5 14

Legame chimico: quale tipo? 29 Modelli ideali limite Condivisione paritaria degli elettroni di valenza legame covalente polare Trasferimento di elettroni da un atomo all altro Elettronegatività 30 Capacità di un atomo (all interno di una molecola) di attirare a sè la coppia di elettroni di legame 15

Elettronegatività 31 Elettronegatività 32 16

Molecole polari 33 Dipolo elettrico Si instaura quando due cariche elettriche di segno opposto (e uguale intensità sono separate da una distanza r. Si può rappresentare come una freccia (vettore momento di dipolo) che va dalla carica + a quella - +δ -δ Legame covalente polare: una molecola biatomica AB, pur essendo neutra nel suo insieme, ha un estremità negativa e una positiva: il baricentro delle cariche + non coincide con quello delle cariche. Nasce un dipolo elettrico e la molecola diventa polare r Differente elettronegatività 34 17

La forma delle molecole 35 e le distanze di legame La forma delle molecole 36 La formula di Lewis del CCl 4 (tetracloruro di carbonio) Fornisce informazioni sul collegamento tra gli atomi (connettività atomica) Fornisce informazioni sugli elettroni di valenza Fornisce informazioni sul carattere del legami Ma: Le formule di Lewis NN danno informazioni sulla geometria molecolare (struttura tridimensionale delle molecole) 18

Geometria molecolare 37 Esiste un modello abbastanza semplice che permette di prevedere la geometria delle molecole Modello VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) 38 Assegna la geometria molecolare a partire dalla formula di Lewis Le coppie elettroniche di valenza attorno ad un atomo si dispongono in modo da minimizzare le repulsioni reciproche Coppie elettroniche di valenza : sia le coppie di legame (bond pair, condivise con un altro atomo) che quelle di non legame (coppie solitarie, lone pair, localizzate sull atomo) 19

Modello VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) 39 Modello VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) 40 Considerazioni geometriche portano alle seguenti disposizioni n coppie elettroniche: 2 3 4 geometria: lineare trigonale planare tetraedrica n coppie elettroniche: 5 6 geometria: bipiramide trigonale ottaedrica 20

41 Come determinare la geometria secondo VSEPR Geometrie molecolari secondo modello VSEPR 42 Atomo centrale circondato solo da coppie elettroniche di legame: lineare trigonale planare tetraedrica bipiramide trigonale AX 2 AX 3 AX 4 AX 5 Es: BeF 2, C 2 Es: BF 3 Es: CF 4 Es: PF 5 ottaedrica AX 6 Es: SF 6 21

Geometrie molecolari secondo modello VSEPR 43 Se l atomo centrale è circondato sia da coppie elettroniche di legame che solitarie: Tutte le coppie elettroniche (legame+solitarie) contribuiscono a definire la disposizione attorno all atomo centrale (geometria delle coppie elettroniche) ma solo quelle di legame concorrono a definire la geometria molecolare E i doppietti solitari (lone pairs)? 44 ordine di repulsione delle coppie elettroniche: LP-LP > LP BP > BP - BP 22

Ruolo delle coppie solitarie in VSEPR 45 n coppie elettroniche tot =4 geometria delle coppie = tetraedrica La maggior repulsione fra coppie solitarie si manifesta in una diminuzione degli angoli di legame passsando da CH 4 (geometria tetraedrica) a H 2 (geometria planare piegata) AX 4 AX 3 E AX 2 E 2 tetraedrica piramide trigonale planare piegata Riassunto regole VSEPR 46 scrivere la formula di Lewis contando coppie di legame e solitarie attorno all atomo centrale usare la notazione: A atomo centrale X atomo terminale (coppia di legame) E coppia solitaria la molecola si riconduce alla notazione AX n E m la geometria delle coppie elettroniche è quella che corrisponde a n coppie totali =n+m la geometria molecolare reale è quella che deriva da quella di riferimento dopo aver eliminato le posizioni occupate dalla coppie solitarie Esempio: 23

Molecole con 5 coppie elettroniche totali 47 atomo assiale 3 repulsioni a 90 90 120 AX 5 atomo equatoriale 2 repulsioni a 90 2 repulsioni a 120 bipiramide trigonale Le posizioni assiali ed equatoriali NN sono equivalenti. In presenza di coppie solitarie (l.p.) queste preferiscono disporsi sulle posizioni equatoriali. In questo modo le repulsioni più forti (a 90 ) sono due, mentre in posizione assiale sarebbero tre. Esempi: molecole con 5 coppie elettroniche totali n coppie tot =5 geometria delle coppie = bipiramide trigonale (sella) 48 90 < 90 (86.5 ) 120 <120 (101.4 ) < 90 (~87.5 ) 180 24

Molecole con 6 coppie elettroniche totali 49 atomo assiale 4 repulsioni a 90 90 90 ottaedrica atomo equatoriale 4 repulsioni a 90 AX 6 Le sei posizioni sono equivalenti. In presenza di coppie solitarie (l.p.) la prima si dispone in una qualunque delle posizioni. La seconda l.p. si dispone nella posizione più distante dalla prima (a 180 ) Esempi: molecole con 6 coppie elettroniche totali n coppie tot =6 geometria delle coppie = ottaedrica 50 < 90 (~84.8 ) 90 25

Legami multipli e geometria molecolare 51 In VSEPR i legami multipli (doppi, tripli) contano come coppie di legame singole (solo si respingono un pò di più) Es: la molecola di C 2 geometria lineare angolo 0-C- pari a 180 Es: l anione solfato S 4 2- geometria tetraedrica AX 4 i quattro angoli 0-S- sono equivalenti e pari a 109.5 Es: la molecola H 2 C geometria trigonale planare H-C- pari a 122 H-C-H pari a 116 Molecole più complesse 52 Si trattano come se possedessero più di un atomo centrale, applicando metodo VSEPR ad ognuno degli atomi centrali separatamente 26

Geometria di molecole con più di un atomo centrale 53 Es: acido solforico H 2 S 4 atomo S: AX 4 tetraedrica (un po distorta dalla presenza di due legami doppi) angolo -S- > 109.5 angolo H-S-H < 109.5 atomo : AX 2 E 2 planare piegata (è come una molecola di H 2 in cui un H è sostituito da un gruppo S 3 H) angolo S--H ~ 105 Forma delle molecole e polarità 54 27

Momento di dipolo e geometria molecolare 55 Il momento di dipolo di un legame si può rapresentare come una freccia (vettore) che va dalla carica positiva verso quella negativa La somma dei vettori (freccie) determina il momento di dipolo della molecola la molecola di C 2 : 3.5 2.5 3.5 elettronegatività il momento dipolare risultante è nullo la molecola NN è polare (apolare) Momento di dipolo e geometria molecolare 56 La molecola di HCN: δ + δ - 2.1 2.5 3.0 elettronegatività La molecola di H 2 : δ + δ - il momento di dipolo risultante è 0 quindi la molecola è polare AX 2 E 2 3.5 2.1 2.1 il momento dipolare risultante è 0 quindi la molecola è polare 28

Momento di dipolo e geometria molecolare 57 la molecola di BF 3 : Cl 2 C (fosgene): 4.0 3.5 4.0 3.5 2.0 4.0 3.0 2.5 3.0 il momento dipolare risultante è nullo molecola apolare il momento dipolare risultante 0 quindi è polare La molecola di NH 3 (ammoniaca): AX 3 E 2.1 2.1 3.0 2.1 il momento dipolare risultante µ 0 Teoria del legame di valenza 58 29

Condizioni da soddisfare 59 SI! N! SI! Ci sono due modi con cui gli orbitali possono sovrapporsi per formare legami Legame di tipo sigma (σ) 60 Caratteristiche: Sovrapposizione «testa-testa» di orbitali atomici (lungo l asse di legame) simmetria cilindrica della densità elettronica attorno all asse internucleare 30

Legami di tipo sigma (σ) 61 Legame di tipo pi greco (π) 62 Caratteristiche: Sovrapposizione laterale (perpendicolare alla direzione del legame piano di simmetria che contiene l asse internucleare, densità elettronica massima sopra e sotto l asse internucleare 31

La formazione di legami è legata alla presenza di elettroni spaiati? 63 Si, ma non solo!! 64 VSEPR: CH 4 è AX 4 geometria tetraedrica Soluzione 1: promozione di elettroni s p 2p 2p 2s 2s 1s 1s La promozione costa un pò di energia, ma permette di formare 4 legami C-H (ognuno dei fa guadagnare energia alla molecola) 32

La soluzione 1 NN spiega le osservazioni sperimentali!! 65 sservazioni sperimentali su CH 4 : energie dei 4 legami C-H nel CH 4 sono TUTTE uguali angoli di legame 109.5 Soluzione 2: teoria dell ibridazione degli (Linus Pauling) orbitali 66 33

Soluzione 2: orbitali ibridi (Linus Pauling) 67 Dopo la promozione elettronica gli orbitali atomici si MESCLAN orbitali ibridi Ibridazione sp 68 1 orbitale s e 1 orbitale p si combinano 2 orbitali ibridi sp Gli orbitali ibridi sp sono disposti a 180 34

Esempio di ibridazione sp BeH 2 69 Be 1s 2 2s 2 promozione s p ibridizzazione sp 2s 2p sp 2p 1s 1s Energia degli orbitali ibridi è la media pesata delle energie degli orbitali atomici di partenza Esempio di ibridazione sp BeF 2 70 ibridizzazione 2 orbitali ibridi sp orbitali p non convolti nell ibridizzazione 35

Esempio di ibridazione sp BeH 2 71 H 1s 1 H 1s 1 Be χ 11 χ 1 2 Formazione dei legami σ: H Be B e H Superficie di equiprobabilità della molecola BeH 2 H B e H Ibridazione sp 2 72 1 orbitale s e 2 orbitale p si combinano 3 orbitali ibridi sp 2 Gli orbitali ibridi sp 2 sono disposti a 120 36

Esempio di ibridazione sp 2 BF 3 73 B 1s 2 2s 2 2p 1 promozione s p ibridizzazione sp 2 2s 2p sp 2 2p 1s 1s Esempio di ibridazione sp 2 BF 3 74 ibridizzazione Spiegazione del comportamento da acido di Lewis del BF 3 3 orbitali ibridi sp 2 1 orbitale p non convolti nell ibridizzazione 37

Ibridazione sp 3 75 1 orbitale s e 3 orbitali p si combinano 4 orbitali ibridi sp 3 Gli orbitali ibridi sp 3 sono disposti a 109.5 (vertici di un tetraedro) Esempio di ibridazione sp 3 CH 4 76 C 1s 2 2s 2 2p 2 Configurazione fondamentale promozione s p ibridizzazione sp 3 E 2s 2p E 2s 2p E sp 3 1s 1s conf. eccitata 1s conf. ibridizzata 38

Esempio di ibridazione sp 3 CH 4 77 Formazione dei legami σ: C H 1s 1 H 1s 1 H 1s 1 H 1s 1 Altri esempi di ibridazione sp 3 N 1s 2 2s 2 2p 3 Configurazione fondamentale E 2s 2p E NH 3 ibridizzazione sp 3 sp 3 conf. ibridizzata 78 1s 1s 39

Altri esempi di ibridazione sp 3 H 2 79 1s 2 2s 2 2p 4 Configurazione fondamentale E 2s 2p E ibridizzazione sp 3 sp 3 conf. ibridizzata 1s 1s Ci sono due coppie solitarie che respingono le coppie di legame 40