Cenni sul Metodo V.B.

Stefano Vecchio

Università “La Sapienza” di RomaE-mail: stefano.vecchio@uniroma1.it

Premessa

La struttura delle molecole è nota a priori, perché

è determinata sperimentalmente

Il metodo VB è collegato al concetto di

accoppiamento elettronico, con ogni coppia di

elettroni che lega i due nuclei

Quando due atomi si avvicinano per formare un

legame l’energia elettronica si modifica ed

entrano in gioco forze elettrostatiche: attrazione

e-p e repulsione p-p

Un incremento della densità di carica elettronica,

nella regione internucleare, favorisce la

formazione del legame

Il metodo VB

Nel metodo VB ciascuna funzione d’onda che rappresenta l’atomo centrale è costituita da una combinazione lineare di orbitali atomici (OA) detti orbitali ibridi (OI)

Gli OA non sono adeguati a descrivere la realtà

di questi aggregati di atomi in quanto descrivono

il comportamento dei singoli atomi isolati La difficoltà di rappresentare la molecola reale

attraverso un modello costituito da un’unica struttura con legami convenzionali è risolta con l’introduzione del concetto di risonanza

La molecola è rappresentata con una funzione ottenuta con una combinazione lineare delle che rappresentano tutte le strutture ipotizzabili

Ibridazione

Sperimentalmente si osserva che : i) CO2 ha una struttura lineare (con angoli di legame

OCO di 180°)ii) H2CO3 ha una struttura planare (con angoli di legame OCO di 120°)iii) CH4 ha una struttura tetraedrica (con angoli di legame HCH di circa 109°)

Lo stato fondamentale degli elettroni di legame dell' atomo di C è rappresentato dalla configurazione esterna 2s22p2.

2s e 2p sono orbitali che rappresentano due soluzioni

matematiche dell' equazione di Schrödinger. Combinazioni lineari di soluzioni di una equazione differenziale possono rappresentare soluzioni della stessa equazione.

CO2 ha una struttura lineare (con angoli di legame OCO di 180°)

Ibridazione

CO2 ha una struttura lineare (con angoli di legame OCO di 180°)

Al posto dello stato fondamentale si considera uno stato eccitato nel quale tutti gli elettroni sono spaiati:

Ibridazione

CO2 ha una struttura lineare (con angoli di legame OCO di 180°)

Al posto dello stato fondamentale si considera uno stato eccitato nel quale tutti gli elettroni sono spaiati:

E da questo si considerano 2 OA per ottenere 2 OI (sp):

Ibridazione

Ibridazione H2CO3 ha una struttura planare (con angoli di legame

OCO di 120°)

Ibridazione H2CO3 ha una struttura planare (con angoli di legame

OCO di 120°)

Al posto dello stato fondamentale si considera uno stato eccitato nel quale tutti gli elettroni sono spaiati:

Ibridazione H2CO3 ha una struttura planare (con angoli di legame

OCO di 120°)

Al posto dello stato fondamentale si considera uno stato eccitato nel quale tutti gli elettroni sono spaiati:

E da questo si considerano 3 OA per ottenere 3 OI (sp2):

Ibridazione CH4 ha una struttura tetraedrica (con angoli di legame

HCH di circa 109°)

Ibridazione CH4 ha una struttura tetraedrica (con angoli di legame

HCH di circa 109°)

Al posto dello stato fondamentale si considera uno stato eccitato nel quale tutti gli elettroni sono spaiati:

Ibridazione CH4 ha una struttura tetraedrica (con angoli di legame

HCH di circa 109°)

Al posto dello stato fondamentale si considera uno stato eccitato nel quale tutti gli elettroni sono spaiati:

E da questo si considerano 4 OA per ottenere 4 OI (sp3):

Esempi

NH3 con il metodo VB

Esempi

NH3 con il metodo VB

Si parte dallo stato fondamentale di N:

Esempi NH3 con il metodo VB

Si parte dallo stato fondamentale di N:

Si utilizzano tutti gli OA per ottenere altrettanti OI

4 OI sp3

3 elettroni spaiati su 3 OIPer 3 legami

Esempi

HNO3 con il metodo VB

Esempi

HNO3 con il metodo VB

Si parte dallo stato fondamentale di N:

Esempi

HNO3 con il metodo VB

Si parte dallo stato fondamentale di N:

N non può formare 5 legami perché gli orbitali d non possono essere usati dagli elementi del

secondo periodo

E’ necessario ipotizzare la cessione di un elettrone da parte di N ad uno degli O, che diventa O–

La configurazione di N+ sarà utilizzata per ottenere 3 orbitali ibridi sp2:

E’ necessario ipotizzare la cessione di un elettrone da parte di N ad uno degli O, che diventa O–

La configurazione di N+ sarà utilizzata per ottenere 3 orbitali ibridi sp2:

3 elettroni spaiati daranno 3 legami e il quarto che giace su un orbitale non ibrido darà luogo al

legame vedi figura a sinistra).

N+

Esempi H2SO4 con il metodo VB:

Esempi H2SO4 con il metodo VB:

S

4 ibridi sp3

Esempi H2SO4 con il metodo VB:

S

4 ibridi sp3

I 2 elettroni su orbitali non ibridi sono impiegati per i 2 legami .

Provate a re-interpretare le seguenti strutture con il metodo VB(indicando l’ibridazione dell’atomo centrale)

H2S (sapendo che S è al centro di un tetraedro

distorto e che S ha 2 coppie solitarie)

BeH2 (sapendo che si tratta di una molecola

lineare)

BCl3 (sapendo che il B è al centro di un

triangolo equilatero)

PCl5 (sapendo che P è al centro di una

bipiramide a base triangolare)

SF6 (sapendo che S è al centro di un ottaedro,

cioè di una bipiramide a base quadrata)