45

Teoria VSEPR

Gli elettroni di valenza possono formare legami singoli, doppi, tripli o restare non condivisi.

In ogni caso le regioni di densit elettronicaattorno al nucleo devono stare il pi distanti possibili per minimizzare le repulsioni.

La necessit di minimizzare le repulsioni determina la geometria della molecola.

46

Geometria delle Molecole

Geometria

LINEARE 2 regioni di densit elettronica attorno allatomo

TRIGONALE PLANARE

3 regioni di densit elettronica attorno allatomo

TETRAEDRICA 4 regioni di densit elettronica attorno allatomo

47

10928'

Geometria tetraedrica

4 linee che si irradiano da un atomo centrale formando angoli uguali descrivono un tetraedro.

Gli angoli sono di 10928'

atomo centrale

52

120

Geometria trigonale planare

3 linee che si irradiano da un atomo centrale descrivono un triangolo equilatero, con angoli di120.

53

Atomi trigonali planari

C

N+

O+

..N..

C+

54

180

Geometria lineare

2 linee che si irradiano da un atomo formando angoli uguali, stanno su una retta, con angoli di 180.

C C N

..

Brown, Poon Introduzione alla Chimica Organica Capitolo 1

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63

Disegnare un atomo tetraedrico

linee continuenel piano

linea a cuneo davanti il piano del foglio(verso losservatore)

HC

H

HH

linea a cuneo tratteggiatadietro il piano del foglio

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31

Teoria del legame di Valenza

I legami si formano persovrapposizione di orbitali atomici occupati ciascuno daun elettrone.

Gli elettroni sono localizzati econdivisi e attratti da entrambii nuclei.

Maggiore la sovrapposizione tra gli orbitali, pi forte il legame.

1sA 1sB

xxxxxxxx

xxxx xxxx

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32

Energia del legame

La reazione 2 H H2 rilascia 436 kJ/mol. Il prodotto ha unenergia minore dei due atomi di 436

kJ/mol: HH ha una forza di legame di 436 kJ/mol. (1 kJ = 0.2390 kcal; 1 kcal = 4.184 kJ)

E rilasciata quando si forma il legameE assorbita quando i legami si romponoE

n

e

r

g

i

a

436 kJ/mol

2 H

H2

56

Orbitali ibridi

Gli orbitali ibridi, che sono unastrazione, consentono di prevedere correttamente la forma della molecola.

Tre sono i tipi di orbitali ibridi: sp3 (1 orbitale s + 3 orbitali p) sp2 (1 orbitale s + 2 orbitali p) sp (1 orbitale s + 1 orbitale p)

57

Metano CH4

Sperimentalmente: 4 legami C-H a 109

Per formare 4 legami C-H a 109 bisogna usare 4 orbitali atomici del carbonio s, px, py, e pz e costruire 4 nuovi orbitali equivalenti che puntino nella corretta direzione.

I 4 orbitali ibridizzano a dare 4 orbitali atomici ibridi equivalenti sp3.

58

Ibridazione sp3

2p2s

promozione elettrone

ibridazione

4 orbitali atomici ibridi sp3

(sp3C + 1sH)

4H

C 2s 2p4 orbitali atomici

C sp3 tetraedrico

C CH

H

HH

orbitali sp3

orbitali 1ssovrapposizione orbitali sp3 e 1s

i legami CH sono legami

Lenergia degli orbitali ibridi intermedia fra le energie degli orbitali s e p di cui sono formati.

59

Ibridazione sp3

4 orbitali atomici2s, 2px,2py,2pz

4 orbitali ibridisp3

tetraedro

2py

2pz

2px

4sp3

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65

Ibridazione sp2 del carbonio

C 2s 2p 2p2spromozione

elettroneibridazione

3 orbitali atomici ibridi

sp2

2p

C CH HH H

2p

(sp2C + 1sH)(sp2C + sp2C)

=sovrapposizione

orbitali 2p C CH HH H

tutti gli atomi coplanarisovrapposizione orbitali p

C CH

H

H

H

doppio legame = 1 + 1

66

Ibridazione sp2 del carbonio90

4 orbitali atomici2s, 2px,2py,2pz

3 orbitali ibridi sp21 orbitale atomico 2p

trigonale planare

120

+

1

2py

2pz

2px

3sp2

Brown, Poon Introduzione alla Chimica Organica Capitolo 1

67

orbitali 2p

orbitali sp2

legame legame

legame p

C sp2 C sp2 doppio legame C=C

Etilene

68

Legame

visto dallalto

Brown, Poon Introduzione alla Chimica Organica Capitolo 1

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71

triplo legame = 1 legame + 2 legami 120 pm

C CH H

2 legami

= C CH H

C 2s 2p 2p2spromozione

elettroneibridazione

2 orbitali atomici ibridi

sp

2p

C sp

HH

2p

(spC + 1sH) (spC + spC)

C C

72

4 orbitali atomici2s, 2px,2py,2pz

2 orbitali ibridi sp22 orbitali atomici 2p

lineare

orbitali nonibridizzati2py 2pz

orbitali ibridisp

z

x

y

Ibridazione sp

+2pz

2py

2py

2pz

2px

2sp

Brown, Poon Introduzione alla Chimica Organica Capitolo 1

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70

Acetilene C2H2 Sperimentalmente:

La molecola lineare Gli angoli sono di 180

Per formare 2 legami C-H a 180 bisogna usare 2 dei 4orbitali atomici del carbonio s, px, py, e pz e costruire2 nuovi orbitali equivalenti.

Gli orbitali 2p non ibridizzati sono perpendicolari tra loro.

C CH H

73

Acetilene

legame sp-sp

legame sp-s

pzpz

pypy

Brown, Poon Introduzione alla Chimica Organica Capitolo 1

78

Unit di legame di Lewis per i pi comuni elementi

II III IV V VI VIIIII IV V VI VII

H B

Al C

C

C

C

..O..

..O..

S....

..S..

N..

N:

N:

P: I:....

..Br: ..

..

..Cl:

..F:..

trivalentetrivalente tetravalentetetravalente trivalentetrivalente bivalentebivalente monovalentemonovalentemonovalentemonovalente

79

Il tipo di carica dipender dal confronto tra elettroni posseduti e elettroni di valenza dellatomo.

Comuni unit di legame di Lewis con carica

Quando gli atomi hanno un numero di legami diversodalla loro valenza avranno una carica

CATIONICATIONI

+O:C + N

+

N +O..+

N+ ANIONIANIONI

N....

-

B-

C: -..N..-

O.... :

-

82

HCH

H

+120o

carbocatione

Non una molecola stabile, uno ione intermedio- reagisce velocemente

Strutture con lottetto incompleto

84

Domanda. Quale libridazione degli atomi indicati?

HO

CH3OH

C CH

17-etinilestradiolo(La Pillola)

85

Risposta

HO

CH3OH

C CH

sp

sp3

sp3

sp3

sp2

17-etinilestradiolo(La Pillola)

90

Forza dei legami C-H

335801.122p-1s[CH2]

HCCH5061211.06sp-1s HC

CH2=CH24441061.08sp2-1sHC=

CH3CH34221011.10sp3-1sHC

Molecolamisurata

Energia Kcal KJLunghezza tipo

legameC-H

pi cortocarattere s pi s = pi corto = pi forte

91

CH3CCH-1.46sp3- sp CC

CH3CH=CH24561091.51sp3-sp2CC=

CH3CH3347831.54sp3-sp3CC

Molecolamisurata

Energia Kcal KJLunghezza tipo

legameC-C

pi cortocarattere s Legami tipici hanno energie di circa 80-120 kcal/mole

Forza dei legami singoli CC

92

HCCH8372001.20sp - sp CC

CH2=CH26111461.34sp2-sp2C=C

CH3CH3347831.54sp3-sp3CC

Molecolamisurata

Energia Kcal KJLunghezza tipolegame

pi cortocarattere s Legami tipici hanno energie di circa 50-60 kcal/mole

Forza dei legami multipli CC

Cap1_b.pdf0.pdf1.pdf2.pdf3.pdf4.pdf5.pdf6.pdf7.pdf7b.pdf8.pdf8b.pdf9.pdf10.pdf11.pdf12.pdf12b.pdf13.pdf13b.pdf13c.pdf13d.pdf14.pdf14b.pdf14c.pdf14d.pdf15.pdf

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