Che forma hanno le molecole ?

La formula di struttura secondo Lewis del tetracloruro di carbonio

Fornisce informazioni sul collegamento tra gli atomiFornisce informazioni sugli orbitali di valenzaFornisce 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:

Modello VSEPR Valence Shell Electron Pair Repulsion repulsione delle coppie di elettroni di valenza

•Atoms are bonded together by electron pairs in valence orbitals •Electrons are all negatively charged and tend to repel other electrons •Bonding pairs of shared electrons tend to repel other bonding pairs of electrons in the valence orbital

The best spatial arrangement of the bonding pairs of electrons in the valence orbitals is one in which the repulsions are minimized

Disposizione a più bassa energia di “palloncini”.

LINEARE TRIGONALE PLANARE TETRAEDRICA

N° coppie elettroniche

Geometria di coppie

elettroniche

N° coppie elettroniche

Geometria di coppie

elettroniche

•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.

Predire la geometria di una molecolaNelle 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 legameUna coppia solitariaTotale 4 coppie, quindi geometria di riferimento di tipo tedraedrico, ma trigonale piramidale per quanto riguarda le coppie di legame.

N.B. La presenza di coppie N.B. La presenza di coppie elettroniche solitarie elettroniche solitarie induce distorsioni nella induce distorsioni nella strutturastruttura

N.B. I doppi legami, nella formula di Lewis, vengonocontati come singole coppie elettroniche di legame

Es: acido solforico H2SO4

SOH

O

OH

O

Pur essendoci complessivamente 6 coppie elettroniche, se ne contano solo 4. La geometria dei legami intorno all’atomo di S, sarà quindi tetraedrica.

N.B. I principi del modello VSEPR possono essere applicati anche a molecole complesse.

tetraedricatetraedrica

trigonaletrigonale

ripiegataripiegata

ALANINA

FORMULA DI STRUTTURA

MODELLO A “PALLE E

BASTONCINI”

MODELLO TRIDIMENSIONALE“A RAGGI DI VAN

DER WALL”

ASINO CAVALLA

MULO

TEORIA DELL’IBRIDAZIONE

IBRIDAZIONE

In un dato atomo orbitali con energie confrontabili possono “combinarsi” tra loro per generare nuovi orbitali ibridi.N.B. il numero di orbitali ibridi deve essere uguale al numero degli orbitali atomici di partenza.

E

2p2

2s2

1s2

sp3

L’ibridazione di orbitali atomici è un processo che richiede energia, ma aumentando il numero di elettroni “spaiati” su altrettanti orbitali ibridi, aumenta il numero dei legami covalenti che quell’atomo può formare. Quindi l’energia spesa inizialmente viene recuperata con gli interessi.

FORMA DEGLI ORBITALI IBRIDI sp3

FORMA DEGLI ORBITALI IBRIDI sp2

orbitale p non ibrido

orbitali ibridi sp2

orbitali p non ibridi

orbitali ibridi sp

FORMA DEGLI ORBITALI IBRIDI sp

Gli stati allotropici del carbonio sono una conseguenza del differente tipo di ibridazione

sp3sp3 sp2sp2

Un diamante non è per sempre

3° stato allotropico del carbonio: il fullerene

C:60

Struttura geometrica platonica derivante dalla resezione degli spigoli di un icosaedro (…era il simbolo dell’acqua)

Varianti fullereniche

nanotubuli