Post on 03-May-2015
Energia di legameÈ l’energia che si deve fornire al sistema A-B per rompere il legame: A-A(g) A(g) + A(g)
A-B(g) A(g) + B(g)
energia di legame= - energia potenzialeenergia di legame > 0
Energiapotenziale
Forze repulsive
Forze attrattive
Distanza di legame
0
Energia di legame
Nel caso di molecole poliatomiche del tipo ABn (CH4, NH3, etc.) e An (S8, P4 etc.): ABn (g) A(g) + nB(g)
An (g) nA(g)
L’energia di legame si ottiene dividendo per n il valore di energia totale in gioco nella reazione, ottenendo un valore medio di energia di legame.
L’energia di uno stesso legame rimane in prima approssimazione la stessa in molecole diverse.
Lunghezza di legame ed energia di legame
Legame Lunghezza (pm)
Energia di legame
(kJ mol-1)
Ordine di legame
C-C 154 343 1
C=C 133 615 2
CC 120 812 3
N-N 147 159 1
N=N 125 418 2
NN 110 946 3
C-N 147 293 1
C=N 125 615 2
CN 115 879 3
Energia di legame
Energia di legame H-X media
La polarità del legame chimico
Dato che ogni atomo ha diverse tendenze a richiamare a se elettroni perche’ hanno diverse affinità elettroniche, mi aspetto che, quando ho
molecole fatte da atomi diversi, glielettroni di legame non sono equamente condivisi: si
parla di legame covalente polare
Polarità dei legami covalenti
Sezioni di superficie a 2 costante
La densità elettronica è spostata maggiormente verso uno dei due atomi
Elettronegativita’
Tendenza di un atomo ad attrarre la coppia di elettroni di legame
Elettronegativita’. Scala di Mulliken
Mulliken: = k(EI+A)
La media tra la Energia di prima ionizzazione e la Affinità elettronica
E’ una proprietà periodicaEspressa in funzione di un indice arbitrario tra 0 e 4
La tabella è incompleta perche’ non per tutti gli elementi è nota l’affinità elettronica.
Elettronegatività degli elementi
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
H2,25
Li 0,97
Be 1,54
B 2,04
C 2,48
N 2,90
O 3,41
F 3,91
Na 0,91
Mg 1,37
Al 1,83
Si 2,28
P 2,30
S 2,69
Cl 3,10
K 0,73
Ca 1,08
Sc Ti
V Cr Mn Fe Co Ni Cu 1,49
Zn 1,65
Ga 2,01
Ge 2,33
As 2,26
Se 2,60
Br 2,95
Rb 0,69
Sr 1,00
Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag 1,47
Cd 1,53
In 1,76
Sn 2,21
Sb 2,12
Te 2,41
I 2,74
Cs 0,62
Ba 0,88
La * 195
Hf Ta W Re Os Ir Pt Au 1,87
Hg 1,81
Tl 1,96
Pb 2,41
Bi 2,15
Po 2,48
At 2,85
Fr 0,68
Ra 0,92
Ac ** 195
Elettronegativita’:Scala di Allred-Rochow
Puo’ anche essere calcolata considerando la energia di attrazione di un nucleo sull’elettrone di un doppietto di legame, a distanza di legame media.
Valori in accordo con la scala di Mulliken
Trattandosi di valori calcolati sono disponibili per tutti gli elementi
Elettronegatività degli elementi Elettronegatività degli elementi secondo Allred-Rochovsecondo Allred-Rochov
I lantanidi hanno valori di elettronegatività compresi tra 1.10 e 1.27
Polarità dei legami covalenti• Tanto più un atomo è elettronegativo
rispetto all’altro, tanto più attira a sé gli elettroni di legame.
• La densità di carica degli elettroni di legame è maggiore nelle vicinanze dell’atomo più elettronegativo.
• Se la differenza di elettronegatività è molto grande si puo’ pensare che gli elettroni di legame sono solo localizzati sull’atomo più elettronegativo -> legame ionico
Sezioni di superficie a 2 costante in un legame ionico
Il legame nelle molecole poliatomiche
Formule di struttura
Regola dell’ottettoRegola dell’ottetto
Ogni atomo che utilizza nel legame i soli orbitali s e p tende ad assumere in un composto una configurazione elettronica esterna con otto
elettroni
Ogni atomo tende ad essere circondato da 4 coppie elettroniche
Le coppie elettroniche possono indistintamente essere di legame o di non legame
ESEMPI
Molecole biatomiche, CO, N2, O2 etc….
Molecole poliatomiche CH4, CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3, CCl4, NH3, H2O, NH4
+, H2S, PCl3, PH3
Eccezioni alla regola dell’ottetto
1. L’idrogeno che possiede solo una coppia elettronica di legame
2. Specie con numero dispari di elettroni, es. NO, radicali CH3•, OH•
3. 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. Es. ns2 np3 PCl5, ns2 np4 SF6, SF4, ns2 np5 ICl3, ICl4-, ICl5, ns2 np6 XeF2, XeO2 con n > 2
4. Ottetti incompleti, es. BF3, BeCl2
Regola dell’ottetto• Nel formare un composto gli atomi tendono a conseguire la
configurazione di un gas nobile.• Ottetto perché, ad eccezione di He, i gas nobili hanno
configurazione elettronica esterna ns2 np6.• Più propriamente si può dire che nel formare legami gli
atomi utilizzano gli orbitali energeticamente accessibili.• Quindi la regola dell’ottetto vale in forma stretta solo per
gli elementi del secondo periodo.• Si può utilizzare però nella scrittura di formule di
struttura per decidere il numero di coppie sugli atomi periferici, con l’eccezione di H (che ha un solo orbitale a disposizione e quindi non può avere coppie di non legame).
Regola fondamentale
Gli elementi del 2° periodo hanno SOLO 4 orbitali a disposizione nel guscio esterno
MAI piu’ di 4 legami!
La geometria in molecole e ioni poliatomici
La regola delle repulsioni nelle molecole poliatomiche
VSEPR Valence Shell Electron Pair Repulsion
VSEPRValence 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
VSEPR
Massima distanza possibile!
VSEPR
Struttura delle molecole
• AXn n = numero di atomi legati
all’atomo centrale
• AX2
• AX3
• AX4
• AX5
• AX6
Molecola AXnEm
dove n = numero di atomi legati
all’atomo centralem = numero di coppie di non legame sull’atomo
centrale
n+m Disposizione
coppie elettroniche
n m Classe di molecola
Forma della molecola esempi
2 Lineare 2 0 AX2 Lineare BeH2
BeCl2
3 Triangolo equilatero
3
2
0
1
AX3
AX2E
Triangolo equilatero
Angolare
BF3
SnCl2
4 Tetraedro 4
3
2
0
1
2
AX4
AX3E
AX2E2
Tetraedro
Piramide triangolare
Angolare
CH4
NH3
H2O
5 Bipiramide trigonale
5
4
3
2
0
1
2
3
AX5
AX4E
AX3E2
AX2E3
Bipiramide trigonale
Forma a sella
Forma a T
Lineare
PCl5
SF4
ClF3
XeF2
6 Ottaedro 6
5
4
0
1
2
AX6
AX5E
AX4E2
Ottaedro
Piramide quadrata
Quadrata planare
SF6
BrF5
XeF4
VSEPR
Regola della repulsione:
NL-NL > NL-L> L-L
1. Una coppia di NON LEGAME avrà un effetto repulsivo maggiore rispetto ad una coppia di legame
2. La repulsione tra due coppie di elettroni è maggiore se l’angolo di legame tra esse è di 90° invece di 120° o 180°
Le molecole a bipiramide trigonaleLa struttura lineare, a triangolo equilatero, il tetraedro, l’ottaedro
sono regolari con vertici equivalenti; ciascuno vede lo stesso numero di vicini più prossimi alla stessa distanza.
Nella bipiramide trigonale i cinque vertici non sono equivalenti: quelli apicali hanno tre vicino a 90°; quelli equatoriali vedono due vicini a 90° e altri due a 120°.Quindi le posizioni assiali sono più “costipate “di quelle equatoriali. Le posizioni equatoriali saranno occupate di preferenza dalle coppie di non legame, che sono più ingombranti.
VSEPRRegola 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° (CH4) 107°(NH3) 105° (H2O)