geometria molecolare - martino colonnamartinocolonna.people.ing.unibo.it/fond chim gestionale... ·...

1

1

GEOMETRIA MOLECOLARE

Ibridazione La teoria VSEPR

2

Ibridazione e geometria molecolareTeoria di Lewis e VB vista finora non sono in grado didescrivere correttamente la geometria di molte molecole anchesemplici.

H

C H

H

H

H 1s1

C 2s1 2px1 2py

1 2pz1

C HH H

H

H-C-H = 90°

3 legami equivalenti 2p C con 1s H;1 legame 2s C con 1s H

HCHHH109.5°

Sperimentalmentesi evidenziano 4legami C-H ugualicon angoli dilegame di 109.5°

Orbitali ibridi

2

3

Orbitali atomici IBRIDI

• Orbitali atomici risultanti dalla combinazione linearedi orbitali atomici puri

• Solo orbitali atomici di energia confrontabile sipossono combinare

• Si ottiene un numero di orbitali atomici ibridi pari alnumero di orbitali atomici puri che sono staticombinati

• Il livello energetico degli orbitali ibridi è intermediotra quelli degli orbitali atomici puri.

4

Ibridazione sp3 del CARBONIO

Dalla combinazione di1 orbitale atomico 2s e3 orbitali atomici 2p siottengono 4 orbitaliibridi sp3, fortementedirezionali, orientativerso i vertici di untetraedro al cui centrosi trova l’atomo di C

3

5

Orbitali atomici ibridi sp3

(tetraedrici) - Geometria di CH4

6

Orbitali atomici ibridi sp3

(tetraedrici) - Geometria di CH4

4

7

Ibridazione sp3 del CARBONIO

2p

2s

E

Statofondamentale

Stato ditetravalenza

2(sp3)

Stato diibridazione sp3

8

NH3H2O

Le coppie solitarie occupano i vertici del tetraedro

5

9

La presenza di coppie di legame e/o di distribuzione nonsimmetrica di carica elettronica implica la formazione digeometrie non regolari.

Repulsione delle coppie solitarie

10

Altri orbitali atomici ibridicomprendenti orbitali s e p

Ibridi sp2

Ibridi trigonali piani

Angoli 120°

Ibridi sp

Ibridi digonali

Angolo 180°

6

11

sp sp2

12

Geometria molecolare

sp3sp2

sp

dsp3 d2sp3

7

13

sp3d sp3d2

14

p

s

E

Statofondamentale

sp3


sp2

sp


Stato diibridazione sp

p p

Energia degli orbitali ibridi

s< sp < sp2 < sp3 < p

8

15

Geometria molecolare- Etene o etilene (C2H4)

sp2

16

Geometria molecolare- Etino o acetilene (C2H2)

sp

9

17

La teoria VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion o teoriadella repulsione delle coppie elettroniche del guscio di valenza)

Le coppie elettroniche del guscio di valenza presentisull’ATOMO CENTRALE della molecola o dello ione, chepossono essere localizzate fra due atomi (coppie di legame)o su un solo atomo (coppia solitaria), tendono a disporsi il

più lontano possibile le une dalle altre

ABxEy

Per ogni legame multiplo si considera una sola coppia elettronica

Geometria molecolare - La teoria VSEPR

18

Geometria molecolare - La teoria VSEPRGruppo I: solo composti ionici

Gruppo II: Be2s2 → 2s12p1 → 2(sp)2

BeX2

AB2

10

19

Gruppo III: MX3M = B, Al, Ga, Inns2np1 → ns1np2 → n(sp2)3

AB3


20

Gruppo IV: C2s22p2 → 2s12p3

→ 2(sp3)4

CH4, C2H6


11

21

Gruppo IV: C2s22p2 → 2s12p3 → 2(sp2)32p1

C2H4


22

Gruppo IV: C2s22p2 → 2s12p3

→ 2(sp)22p2

C2H2, CO2


12

23


AB3E

Gruppo V: NNH3 + H+ → NH4

+

Piramide a basetriangolare

Gruppo V: N2s22p3 → 2(sp3)5

NH3

24

AB2E2

AB3E

Gruppo VI: O2s22p4 → 2(sp3)6

H2O


Angolare

13

25

Gruppo VI: S3s23p4 → 3s13p33d2 SO33s23p4 → 3s23p33d1 SO2

AB3

AB2E


26

Gruppo VI: S3s23p4 → 3(sp3)6 H2S

AB2E2


Angolare

14

27

Delocalizzazione degli elettroni (teoria VB) - La risonanza

Ione CO32-

Geometria trigonale pianaIbridazione sp2

28

Doppio legame C=O delocalizzato

!

" = a"I

+ b"II

+ c"III

a = b = c


15

29

Benzene C6H6Geometria trigonale pianaIbridazione sp2


30 ! = a(!I + !II ) + b(!III + !IV + !V ) a > b


16

31

!VI = a(!I + !II ) + b(!III + !IV + !V )

III IV V

I IIVI

VI

E

ΔE


32

La TEORIA DEL LEGAME DI VALENZA (VB) interpreta il legamechimico nelle molecole e nei composti covalenti a struttura infinita;

i punti fondamentali sono:

si considerano solo gli elettroni più esterni (quelli di valenza) ogni legame si forma dalla messa in comune di una coppia di elettroni da partedei due atomi (gli elettroni possono anche provenire entrambi dallo stesso atomo,nel caso del legame covalente dativo) le coppie di elettroni di legame sono localizzate tra i due atomi interessati dallegameesistono legami di tipo σ e legami di tipo π la geometria delle molecole si può prevedere con il modello VSEPR omediante l’introduzione degli orbitali atomici ibridi

Riassumendo……

La teoria VB si trova però in difficoltà:nel descrivere molecole in cui le coppie di elettroni non si comportano come se fosserolocalizzate fra i vari atomi (artificio della risonanza)nello spiegare le proprietà magnetiche di molte molecole semplicinel descrivere gli stati eccitati delle molecole, quindi nell’interpretare le proprietàspettroscopiche

geometria molecolare - martino colonnamartinocolonna.people.ing.unibo.it/fond chim gestionale... ·...

Documents