Il legame nelle molecole poliatomiche

1. Il legame nelle molecole poliatomiche Formule di struttura… moooolto importante….

2. Concetti importanti La regola dell’ottetto Il VSEPR I Criteri per scrivere le formule di struttura La risonanza La separazione della carica formale

3. Regola dell’ottetto Ogni atomo tende ad essere circondato da 4 coppie elettroniche Le coppie elettroniche possono indistintamente essere di legame o di non legame Atomi di elementi dal 3° periodo in su, possono essere circondati da piu’ di 4 coppie elettroniche dal momento che hanno a disposizione anche orbitali d

4. VSEPR Valence shell electron pair repulsion Ciascuna coppia di elettroni che occupa un orbitale della strato piu’ esterno è O una coppia solitaria O una coppia di legame Ciascuna coppia di considera come se fosse un carica di segno negativo, tutte originanti dallo stesso atomo Queste cariche tenderanno a respingersi, ovvero a distribuirsi nello spazio secondo la massima repulsione

5. VSEPR

6. Struttura delle molecole • Le regioni di elevata concentrazione elettronica si respingono a vicenda. • Es. : AXn • AX2 BeCl2 • AX3 BF3 • AX4 CH4 • AX5 PCl5 • AX6 SF6

7. VSEPR Regola della repulsione: NL-NL > NL-L> L-L Se le coppie di NON legame si respingono di piu’, le coppie di legame sono piu’ ravvicinate. Pertanto l’angolo puo’ variare in funzione del tipo di molecola, a parità di geometria 109,5° 107° 105°

8. Regole… Gli elementi del 2° periodo hanno SOLO 4 orbitali a disposizione nel guscio esterno MAI piu’ di 4 legami! CO, CO2, NO REGOLA DELL’OTTETTO Ogni atomo che utilizza solo orbitali s e p per fare legami tende ad assumere la configurazione elettronica esterna con 8 elettroni

9. Regole… Gli atomi dal 3° gruppo in poi hanno a disposizione anche gli orbitali d. Pertanto essi possono avere intorno a se Piu’ di 4 legami. La regola dell’ottetto non vale più. Es: PCl3, PCl5, XeF2

10. Risonanza CO32-, NO3-, NO2- Nota: Utilizzando le regole viste in precedenza si ottengono spesso strutture asimmetriche, ovvero strutture dove atomi uguali hanno un ordine di legame diverso Questo NON corrisponde alla realtà fisica, che si puo’ misurare sperimentalmente

11. Possibilita’ di formazione di legami multipli: l’atome centrale non soddisfa ancora la regola dell’ottetto. ] _ O ] N O O La risonanza: la vera formula molecolare è intermedia fra le formule limite possibili. Le formule limite hanno uguale disposizione spaziale degli atomi ] ] ] _ _ _ O O O ] ] ] N O N O N O O O O

12. Il contributo relativo delle formule limite alla descrizione della struttura molecolare La formula limite con minore separazione di carica formale è quella a minore energia, è cioè la più stabile e contribuisce di più alla descrizione della formula vera del composto La carica formale su un atomo è data dalla differenza fra il numero di elettroni dell’atomo libero e quello attribuitogli formalmente in una formula di struttura -1 ] _ O 0 ] La somma delle cariche formali deve essere uguale alla carica della molecola +1 N O O -1

13. O N O O -1 0 -1 ] ] ] _ _ _ O 0 O -1 -1 ] ] ] +1 +1 N O N O +1 O O -1 -1 0 Per lo ione nitrato tutte queste formule limite contribuiscono ugualmente alla descrizione della molecola reale, infatti, hanno tutte la stessa separazione di carica formale

14. Minore separazione delle cariche formali Es: N2O Formula più “sfavorita” avendo maggiore separazione di carica formale 0 +1 -1 -2 +1 +1 -1 +1 0 N N O N N O N N O Formula più “favorita” avendo carica formale negativa sull’atomo più elettronegativo

15. Formule limiti NON equivalenti Se le formule limiti sono equivalenti (Es: NO3-) esse contribuiscono nello stesso modo alla descrizione della struttura molecolare Se esse NON sono equivalenti, esse contribuiranno DIVERSAMENTE alla descrizione della struttura molecolare. Le formule ad ENERGIA PIU’ BASSA sono quelle che contribuiranno di piu’ Es: 2 formule limite dove una contribuisce al 80% e l’altra al 20%. E’ come se la molecola avesse per 80% del tempo la struttura A e per il 20% la struttura B.

16. In pratica…. • Conta gli elettroni e quindi il numero di coppie • Individua l’atomo centrale • Conta le coppie elettroniche che gli stanno intorno • Individua la geometria della coppie elettroniche • Disponi i legami s • Individua la geometria della MOLECOLA • Distribuisci le coppie eccedenti sugli atomi periferici rispettando la regola dell’ottetto • Distribuisci le coppie eccedenti utilizzando i legami p • Tutti gli atomi della molecola devono rispettare la regola dell’ottetto (tranne quelli del 3 periodo..) • Scrivere tutte le possibili formule di risonanza

17. Alcuni esempi svolti…ma esercitatevi da soli, perché l’esame arriva presto… HSO4 - Na2O2 SO2 ClO2- SO3 2- N2O3 N2O5 HCN XeF2 SF4 O2- ICl3 H2O2 O3 O22- [Co(NH3)6]2+ CrO42- Cr2O72- [Pt(NH3)2Cl2] Cl2O7