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la geometria di legame

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by

gianluca presta

on 23 April 2017

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Transcript of la geometria di legame

fase di conoscenza
La forma delle molecole può essere prevista dalla teoria della repulsione tra le coppie di elettroni del livello di valenza
La teoria VSEPR
Oltre la Teoria di Lewis e la Teoria VSEPR
La teoria VB ha il limite di non essere in accordo con i dati sperimentali riguardo gli angoli di legame di molecole come H2O, NH3 e CH4 che dovrebbero essere tutti di 90° ma invece sono di 104,5°, 107°, 109,5°
2 h
1 h
fase di applicazione
2 h
fase di applicazione
2 h
fase di applicazione
1 h
fase di applicazione
https://phet.colorado.edu/sims/html/molecule-shapes/latest/molecule-shapes_it.html

Le formule di struttura o formule di Lewis forniscono molte informazioni in più rispetto alla formula chimica, inidcando ome sono legati tra loro gli atomi in molecole o ioni poliatomici.

Secondo Lewis gli atomi possono raggiungere la configuarzione elettronica del gas nobile più vicino condividendo una coppia di elettroni di valenza: regola dell'ottetto


Dalle formule di Lewis alla geometria molecolare
Le formule di Lewis non danno alcuna indicazione sulla geometria molecolare ma solo su come gli atomi sono connessi fra di loro da legami

La forma o struttura di una molecola è definita da:
Angoli di legame (l'angolo formato da due legami covalenti che coinvolgano uno stesso atomo, vertice)

Lugnhezza di legame (distanza internucleare cui corrisponde il minimo di energia potenziale per il sistema dei due atomi)
https://phet.colorado.edu/sims/html/atomic-interactions/latest/atomic-interactions_it.html
O
H
H
104,5
+
La Teoria VSEPR
(Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory)
Le coppie di elettroni del livello di valenza che circondano l'atomo centrale della molecola (sia quelle condivise nei legami covalenti sia quelle non condivise) tendono a disporsi alla maggior distanza possibile l'una dall'altra, così da minimizzare le repulsioni reciproche
la geometria delle molecole e degli ioni poliatomici dipende quindi dalla geometria elettronica dell'atomo centrale
La geometria delle molecole prive di coppie elettroniche solitarie (coppie di non legame) sull'atomo centrale
Due legami covalenti: geometria lineare

BeCl

CO


Tre legami covalenti: geometria trigonale planare

BF


CHO

Quattro legami covalenti: la geometria tetraedrica

CH


2
2
180°
3
2
4
120°
109,5°
121,9°
116,2°
i legami multipli (doppi e tripli) vengono considerati come una singola coppia di legame anche se la densità della nube elettronica è maggiore rispetto ad un legame semplice
L'effetto delle coppie solitarie sulla geometria molecolare
Le coppie di legame sono attratte da due nuclei mentre le coppie solitarie da un solo nucleo

Le coppie solitarie esrcitano un effetto distorsivo sulle geometrie strandard e le coppie di legame sono costrette ad avvicinarsi.


Ammoniaca: NH


la geometria elettronica è tetraedrica distorta
la geometria molecolare è piramidale trigonale


Acqua: H O



la geometria elettronica è tetraedrica distorta
la geometria molecolare è piegata
3
2
107,8°
104,5°
Le due teorie non tenevano conto del fatto che l'elettrone deve essere descritto in termini di orbitali. La teoria VB (legame di valenza) prevede un processo di “fusione” (o sovrapposizione) degli orbitali degli atomi che compongono una molecola, con la creazione di legami sigma e pi greco. I legami sigma si ottengono da una sovrapposizione frontale, i legami pi greco da una sovrapposizione laterale di due orbitali.


ESERCITAZIONE
Dopo aver descritto i seguenti composti attraverso le formule di Lewis, indicane la geometria elettronica utilizzando lo schema 1 e lo schema 2:

BeH2
BH3
PCl3
SiBr4
GeF2
schema 1
schema 2
legame sigma: distribuzione elettronica lungo l'asse di legame
legame pi greco: distribuzione elettronica concentrata in due zone situate da parti opposte rispetto all'asse di legame
F
2
2
N
+
+
=
=
Gli orbitali ibridi e la geomeria molecolare
Gli orbitali degli atomi possono adeguatamente combinarsi tra loro per ottenere orbitali ibridi
Il Carbonio può formare ibridi sp3, sp2 ed sp con geometrie rispettivamente tetraedriche, trigonali planari e lineari. Gli orbiltali ibridi formano legami sigma, quelli p legami pi greco
4 sigma
3 sigma e 1 pi greco
2 sigma e 2 pi greco
tetraedrica
planare
lineare
Infine riproduci le molecole attraverso il modello ball-and-stick utilizzando plastilina e stuzzicadenti
180°
Si prendono in considerazione tre tipi di repulsione tra gli elettroni di una molecola:

La repulsione tra coppia solitaria e coppia solitaria (lone pair-lone pair, lp-lp).
La repulsione tra coppia solitaria e coppia di elettroni di legame (lone pair-bonding pair, lp-bp).
La repulsione tra coppia di elettroni di legame e coppia di elettroni di legame (bonding pair-bonding pair, bp-bp).
lp-lp > lp-bp > bp-bp
ESERCITAZIONE:
Dal numero sterico alla forma della molecola

Utilizzando la tabella, assegna una geometria molecolare ad ogni molecola indicando l'ibridazione dell'atomo centrale (disegna prima la formula di Lewis).

- Il numero sterico di una molecola si ottiene dalla somma del numero di atomi legati all’atomo centrale ed il numero di doppietti liberi presenti sull’atomo centrale. Esso è associato anche con il tipo di ibridazione a cui è soggetto l’atomo centrale

- MODELLO ABE (analogo all' AXE) dove
A
: atomo centrale
B:
numero di legami (doppietti di legame) tra l’atomo centrale e quelli periferici
E:
numero di doppietti elettronici liberi sull’atomo centrale

molecole:
HgCl2
PCl3
OF2
SO3
SO42-
la geometria molecolare
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