Coppie di legame

DAI DIAGRAMMI DI LEWIS
ALLA FORMA DELLE
MOLECOLE
TEORIA VSEPR
La formula di struttura secondo Lewis del
tetracloruro di carbonio
Fornisce informazioni sul collegamento tra gli atomi
Fornisce informazioni sugli orbitali di valenza
Fornisce informazioni sul carattere dei legami
Comunque la formula di Lewis non fornisce alcuna
informazione sulla struttura tridimensionale della
molecola.
La struttura di una molecola è definita da:
•Gli angoli di legame
•Le lunghezze di legame
•Nel tetracloruro di carbonio:
•La lunghezza di ciascun legame C-Cl è 1.78Å
•Ciscun angolo di legame Cl-C-Cl è 109.5°
•Il tetracloruro di carbonio ha una struttura tetraedica:
DOMANDA
Possiamo predire la forma delle molecole
semplicemente combinando gli orbitali atomici
disponibili su ciascun atomo?
proviamo per l’ H2S
e……per H2O
Molecola H2S
H
1s1
S
1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
1s
3p
3s
90°
1s

3p



Gli esperimenti
mostrano un
angolo di legame
di 92°
ORBITALI
DELL’
OSSIGENO
ossigeno = [He]2s22p4
z
2p
y
2p22p12p1
2p
.
O
..
..
2p
x
.
2s
Gli orbitali 2p sono
perpendicolari (90o)
Combinazione
degli orbitali
atomici dell’H2O
2p
y
2p
H. .
1s
idrogeno = 1s1
ossigeno = [He]2s22p4
z
O
..
..
2p
x
.
.
H
1s
2s
La predizione
di un angolo
di 90°
è sbagliata.
RISULTATI SPERIMENTALI
H
O
105o
H
l’effettivo angolo H-O-H
(misurato con la
diffrazione elettronica)
è di 105o
Non c’è accordo con
il modello atomico!
UNA TEORIA PIÙ EFFICACE
V alence
S hell
E lectron
P air
R epulsion
Teoria VSEPR
Un atomo è circondato da elettroni di valenza che
possono formare legami singoli, doppi, tripli o restare
non condivisi.
In ciascuna di tali situazioni si creano attorno al nucleo
delle regioni di densità elettronica che si tengono il più
distanti possibili per minimizzare le repulsioni e che
determinano la geometria della molecola.
4 regioni di densità elettronica
TETRAEDRO
3 regioni di densità elettronica
TRIGONALE
PLANARE
2 regioni di densità elettronica
LINEARE
•Come determinare un modello VSEPR :
•1. Disegnare la struttura della molecola secondo
Lewis.
•2. Contare il numero totale di coppie elettroniche
intorno all’atomo centrale. Disporre le coppie in
modo da minimizzare la repulsione elettrostatica.
•3. Descrivere la geometria della molecola in termini
di disposizione angolare delle coppie elettroniche di
valenza.
N° coppie
elettroniche
Geometria di
coppie
elettroniche
N° coppie
elettroniche
Geometria di
coppie
elettroniche
Predire la geometria di una molecola
Nelle strutture di Lewis ci sono due tipi di
coppie elettroniche di valenza:
•Coppie di legame (condivise dagli
atomi nel legame)
•Coppie non leganti (lone pairs o
coppie solitarie)
•Struttura di Lewis dell’ammoniaca:
Tre coppie elettroniche di legame
Una coppia solitaria
Totale 4 coppie, quindi geometria di
riferimento di tipo tedraedrico, ma
trigonale piramidale per quanto
riguarda le coppie di legame.
VSEPR
A parità di geometria, l’angolo sarà determinato dalla
natura delle coppie elettroniche.
Una coppia di NON LEGAME avrà un effetto repulsivo
maggiore rispetto ad una coppia di legame
Regola della repulsione:
NL-NL > NL-L> L-L
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°
In pratica….
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Contare gli elettroni e quindi il numero di coppie
Individuare l’atomo centrale
Contare le coppie elettroniche che gli stanno intorno
Individuare la geometria della coppie elettroniche
Disporre i legami s
Individuare la geometria della MOLECOLA
Nota:
La geometria delle coppie elettroniche dipende dal numero di
coppie intorno all’atomo centrale
La geometria della molecola dipende SOLO dalle coppie di
legame
VARIAZIONI SUL TETRAEDRICO
H
TETRAEDRICO
H
C
H
H
In chimica generale si
fanno spesso delle
distinzioni.
..
PIRAMIDALE
H
N
H
H
H
ANGOLARE
O ..
H ..
Sebbene le molecole
abbiano forme differenti,
gli orbitali usano un
arrangiamento
tetraedrico
(coppie incluse).