Struttura delle Molecole: teoria VSEPR e legami covalenti

STRUTTURA DELLE MOLECOLE

SCUOLAVSEPR: repulsione tra coppie elettroniche

Per determinare la forma delle molecole poliatomiche si utilizza il metodo VSEPR, dall'inglese Valence Shell Electron Pair Repulsion (repulsione delle coppie elettroniche del livello di valenza) .

SCUOLAVSEPR: repulsione tra coppie elettroniche, metodo

Il metodo VSEPR permette di determinare la struttura di una molecola considerando esclusivamente le forze repulsive che agiscono tra le coppie elettroniche presenti nel livello di valenza dell'atomo che occupa il centro della molecola stessa. Poiché il moto degli elettroni è difficilmente definibile, per rappresentare in modo realistico una coppia elettronica la si può raffigurare come una "nube" di carica negativa. La nube definisce uno spazio che tende a respingere altre coppie elettroniche in virtù del fatto che le cariche sono dello stesso segno.

SCUOLAVSEPR: repulsione tra coppie elettroniche, interazioni

Le coppie elettroniche, avendo uguale segno, si respingono e si collocano alla maggiore distanza possibile le une dalle altre. Gli atomi che si legano in una molecola assumono nello spazio posizioni legate ad angoli ben precisi a causa delle repulsioni tra le coppie elettroniche. La repulsione tra due coppie solitarie è maggiore di quella tra una coppia di legame e una solitaria, maggiore a sua volta di quella tra due coppie di legame

SCUOLAVSEPR: repulsione tra coppie elettroniche, entità

L'entità delle interazioni tra le coppie elettroniche è evidenziata dallo spessore e dal colore delle frecce. La repulsione tra due coppie solitarie (a) è maggiore di quella tra una coppia di legame e una solitaria (b), maggiore a sua volta di quella tra due coppie di legame (c). [a] [b] [b] [c]La teoria VSEPR In base al numero di coppie elettroniche intorno all'atomo centrale si ha che:

• due coppie individuano una geometria lineare con angoli di 180º
• tre coppie determinano un assetto triangolare equilatero con angoli di 120°
• quattro coppie individuano una geometria tetraedrica con angoli di 109,5°

VSEPR Theory 180° 90° 120° 109.5° 120° BeCl2 BF2 3 CH 4 PCI 5

SCUOLAVSEPR: repulsione tra coppie elettroniche, angoli

180° 120° A Due palloncini stanno più "comodi" se sono a 180° ... B ... tre si danno il minor "fastidio" disponendosi a 120° ... 109,5° C ... e quattro si dispongono a 109,5°, ossia ai vertici di un tetraedro regolare.VSEPR: repulsione tra coppie elettroniche Per determinare la struttura di una molecola è opportuno procedere nel seguente modo:

1. Scrivere la formula di Lewis degli atomi del composto;
2. Contare quante coppie di elettroni sono presenti attorno all'atomo centrale, distinguendo le coppie di legame da quelle solitarie e considerare un legame multiplo come un unico centro di repulsione;
3. consultare la Tabella 1 per cercare quale disposizione elettronica porta alla massima distanza le coppie di elettroni, per comprendere quale struttura rende minima la repulsione reciproca.

SCUOLALa teoria VSEPR, Tabella 1

Tabella 1 Molecola Numero di gruppi elettronici Struttura di Lewis Forma Struttura geometrica Angolo di legame Modello 180° BeH2 2 H : Be : H lineare H-Be-H 180° H Be H H B BH3 3 HOBOH H triangolare planare H H H 120° H C H H H H I-O-I H C CH4 4 H H:COH H tetraedrica 1 109,5° H

SCUOLA, angoli

H 120° B H 109,5°VSEPR: repulsione tra coppie elettroniche Tabella 1 Strutture molecolari prevedibili con il metodo VSEPR

Coppie elettroniche totali di cui: di legame solitarie Distribuzione elettroni Struttura della molecola Esempi

2 2 0 digonale lineare BeH2, CO2

3 3 0 trigonale trigonale planare BF3, SO3, NO3

3 2 1 trigonale o planare angolata SO2, O3, NO2

4 4 0 tetraedrica tetraedrica CH4, CCI4, SO2-, CIO4

4 3 1 tetraedrica piramidale trigonale NH3, PF3, CIO3

4 2 2 tetraedrica o piramidale angolata H2O, H2S, SF2

VSEPR: repulsione tra coppie elettroniche, struttura

La struttura delle molecole è ricavata considerando tutte le coppie elettroniche presenti attorno all'atomo centrale. ATOMO CENTRALE SÌ ha 4 coppie elettroniche? NO sono tutte di legame? ha 3 coppie elettroniche? SÌ NO NO SÌ TETRAEDRICA LINEARE ha 2 coppie di non legame? Sono tutte di legame? NO SÌ SÌ NO ANGOLATA <109° PIRAMIDALE TRIGONALE ANGOLATA <120° https://www.youtube.com/watch?v=rLzSLntXTd4Ibridizzazione: mescolamento degli orbitali Il "mescolamento" degli orbitali atomici prende il nome di ibridizzazione (o ibridazione) e gli orbitali che si ottengono vengono detti ibridizzati (o ibridi).

SCUOLAOrbitali semioccupati

· Un atomo è in grado di instaurare legami covalenti solo se ha elettroni spaiati (orbitali semioccupati). · Ogni atomo può formare tanti legami quanti sono i suoi elettroni spaiati. Un legame o (legame forte) può essere generato dalla sovrapposizione frontale di due orbitali s, di due orbitali p o di un orbitale s e uno p. + + 1 +

SCUOLAOrbitali semioccupati, ossigeno molecolare

L'ossigeno molecolare è una molecola biatomica, O2. Il doppio legame comporta due sovrapposizioni di orbitali semioccupati, una sola delle quali può essere frontale (legame o). Il secondo legame, più debole O del primo, consiste in una sovrapposizione laterale di due orbitali p paralleli e prende il nome di legame TT. + 0Orbitali semioccupati Quando due atomi instaurano legami multipli, uno solo è di tipo o, mentre tutti gli altri sono di tipo TT. Esso è più corto di un legame singolo e la sua energia di formazione più alta. N N N ON +L'ibridazione sp3 si può verificare quando un atomo ha un elettrone spaiato in un orbitale s e tre nell'orbitale p. Nell'ibridazione sp3 un elettrone appartenente all'orbitale s e tre elettroni appartenenti all'orbitale p formano 4 orbitali ibridi ciascuno dei quali ha il 25 % di carattere s e il 75 % di carattere p. Il carbonio del metano ha configurazione elettronica 1s2,2s2,2p2. Esso promuove un elettrone dal livello 2s al livello 2p e presenta così 4 elettroni spaiati, ibridazione sp3 888 4 sp3 orbitals 2 p 111 hybridize E 1111 2 s 1 C 0 4 orbitals mixed > 4 orbitals formed

Ibridizzazione: mescolamento degli orbitali, CH4

Gli orbitali ibridi del CH4 sono sp3 e l'ibridizzazione prende il nome di ibridizzazione tetraedrica. C numero atomico Z=6. 1s2; 2s1; 2px1; 2py1;2pz1. 109,5° orbitali p ibridizzazione sp3 orbitale s

SCUOLAIbridizzazione: mescolamento degli orbitali, BH3 e BeCl2

La struttura del BH3 è detta ibridizzazione trigonale (o sp2). 120° orbitali p ibridizzazione sp2 orbitale s L'ibridizzazione che spiega la struttura del BeCl2 si dice ibridizzazione lineare, o digonale. 180° orbitale p ibridizzazione sp orbitale s

SCUOLAIbridizzazione: mescolamento degli orbitali, Tabella 2

Tabella 2 Geometrie molecolari e ibridizzazione coppie di elettroni struttura della molecola 2 (ibridizzazione sp) lineare H IH 120° 109,5° N O C H H H CI Be CI H H H/ 107,3º 104,5° /H H/ BeCl2 BH3 CH4 NH3 H2O 3 (ibridizzazione sp2) trigonale 4 (ibridizzazione sp3) tetraedrica 4 (ibridizzazione sp3) piramidale 4 (ibridizzazione sp3) angolata

SCUOLA, struttura

180° B H H 1 Il+Polarità delle molecole: l'importanza della struttura Una molecola in cui le cariche di segno opposto sono distribuite in modo non omogeneo viene detta dipolo permanente e possiede un momento dipolare (u). centro delle cariche + centro delle cariche - 8+ 8 I I d momento di dipolo μ = do o

Polarità delle molecole: l'importanza della struttura, momento dipolare

Una molecola è polare se il suo momento dipolare non è nullo. Si dice polarità di una molecola l'intensità del suo momento dipolare. Una molecola è polare se il centro delle sue cariche negative è localizzato in un punto diverso dal centro delle sue cariche positive. H-CI

SCUOLAPolarità delle molecole: l'importanza della struttura, molecola asimmetrica

Una molecola asimmetrica, indipendentemente dalla natura dei suoi legami, è sempre polare. Esempi: H2O, NH3. La molecola CO2 è lineare, i vettori momenti dipolari dei due legami polari COO hanno direzioni opposte e, avendo moduli uguali, si annullano reciprocamente. Pertanto il diossido di carbonio è un composto apolare. μ = 0 + +