ConcettiLegame covalente

Polarità di legame

VSEPR

Formule di struttura

Legame ionico

Legame di coordinazione

Legame metallico

Legame a idrogeno

Tipi di legame e ordine di legame

Energia di legame

 

Energia necessaria per rompere il legame

Poiché una molecola STABILE ha energia negativa rispetto allo zero dato da A e B isolati, la energia di legame è sempre positiva

AB (g) A(g) + B(g)

Legame covalente polare vs. legame ionico

La polarità del legame aumenta all’aumentare della differenza di elettronegatività

Quando la differenza diventa molto grande (ca 2) la coppia elettronica di legame si considera completamente localizzata sull’atomo a maggiore elettronegatività

Il legame diventa un legame ionico

Il legame ionico

E pot= kc (QAQB/r)

Il legame ionico

E pot= kc (QAQB/r)

INTERAZIONE COULOMBIANANON DIREZIONALE!!

Il legame ionico

E pot= kc (QAQB/r)

NON CI SONO ELETTRONI IMPLICATI NEL LEGAME

Reticolo cristallino

NaCl (s) Na+(g) + Cl-(g)

Un sistema di Na ioni positivi e di Na ioni negativi organizzato in un reticolo cristallino è piu’ stabile rispetto a Na coppie isolate di ioni

Energia di dissociazione ed energia reticolare

NaCl (s) Na+(g) + Cl-(g)

Eexp=768 kJ

E pot= kcNa M (QAQB/r)

Ecalc=867 kJ

M= costante di Madelung

kc= 1/40 costante dielettrica vuoto

NaCl (s) Na+(g) + Cl-(g)

Eattr=-kc 6e2/r

E pot= kcNa M (QAQB/r)M= costante di Madelung

Erep=+kc 12e2/ (2)1/2 r

Eattr=-kc 8e2/ (3)1/2 r………………………

Costante di Madelung

Eattr=-kc NAe2/r (6 -12 /(2)1/2 +8/ (3)1/2 -6/2…)

Costante di Madelung

NaCl 1,7475CsCl 1,7627ZnS 1,6413CaF2 5,0388

Considerazioni energetiche CaO

Ca+ + O- vs Ca2+ + O2-

Eion= +447 kJ/mol

Epot = -1010 kJ/mol

Eret = -563 kJ/mol

Eion= +2470 kJ/mol

Epot = -4040 kJ/mol

Eret = -1570 kJ/mol

NaO ??

Il legame ionico

Il legame ionico è la risultante delle interazioni elettrostatiche fra gli ioni estese

a tutto il cristallo

Il legame ionico

In questa figura i “legami” NON esistono. Sono riportati solo per apprezzare i numeri di coordinazione di Li+ O2-, ma NON SONO

Coppie di Lewis

NOTA BENE!!

Geometria di coordinazione

Coordinazione è un termine improprio

Figura 5.4

I reticoli Cristallini

Figura 8.19

cubico Cubicocorpo centrato

Cubicofacce centrate

I reticoli Cristalli

ni

Alcuni esempi

CdCl2

Li2O

blenda wurzite

Alcuni esempi

Cubico a facce centrate Tetragonale a facce centrate

ConcettiLegame covalente

Polarità di legame

VSEPR

Formule di struttura

Legame ionico

Legame di coordinazione

Legame metallico

Legame a idrogeno

Tipi di legame e ordine di legame

I composti di coordinazione

• Si è definito composto di coordinazione un composto in cui l'atomo centrale forma un numero di legami maggiore del suo numero di ossidazione quando esso sia maggiore o uguale a 0.

Composto di coordinazione

• Il metallo mette a disposizione orbitali vuoti

• Il legante mette a disposizione una coppia elettronica e un orbitale

• Sono legami molto polari, e la polarizzazione è diretta verso l’atomo che mette in compartecipazione la coppia elettronica= atomo donatore

Esempi di leganti

ConcettiLegame covalente

Polarità di legame

VSEPR

Formule di struttura

Legame ionico

Legame di coordinazione

Legame metallico

Legame a idrogeno

Tipi di legame e ordine di legame

Metalli e non metalli•Si definiscono metalli quegli elementi che hanno un numero di elettroni esterni inferiori ed in qualche caso uguale,a quello degli orbitali esterni s e p, e che hanno una energia di ionizzazione relativamente bassa.

•Il passaggio dai metalli ai non metalli avviene con gradualita' lungo ciascun gruppo e periodo e quindi non e' possibile stabilire una distinzione netta fra essi. Tuttavia i metalli hanno delle proprieta' comuni anche se possedute in grado diverso. Quelle principali sono: conducibilita' termica ed elettrica, strutture cristalline compatte, malleabilita' e duttilita'. I metalli hanno energia di ionizzazione relativamente bassa.

Un metallo non puo’ utilizzare legami a coppia di elettroni

•Si definiscono metalli quegli elementi che hanno un numero di elettroni esterni inferiori ed in qualche caso uguale,a quello degli orbitali esterni s e p, e che hanno una energia di ionizzazione relativamente bassa.

Es: Na conf elettr [Ne]3s1

Raffigurazione schematica del legame Raffigurazione schematica del legame nei metalli: nei metalli: reticolo di cationi immersi in un

“mare” di elettroni mobili

++ ++ ++ ++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++ ++ ++ ++

++ ++ ++ ++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++ ++ ++ ++

Elettroni mobili

I legami sono delocalizzati nell’intero cristallo e gli elettroni di valenza non sono legati ad un particolare atomo ma possono muoversi liberamente da un atomo all’altro

Legame metallico. Modello a BandeLegame metallico. Modello a Bande

Modello a Bande. Elementi del 14° Modello a Bande. Elementi del 14° GruppoGruppo

Modello a Bande. Elementi del 14° Modello a Bande. Elementi del 14° GruppoGruppo

I SemiconduttoriI Semiconduttori

I legami che abbiamo visto

Legame covalente omopolare

Legame covalente polare

Legame ionico

Legame di coordinazione

Legame metallico

Legame a idrogeno

Il legame a idrogeno rientra tra le interazioni intermolecolari e sarà discusso nel capitolo successivo

NON VUOL DIRE CHE ABBIA NON VUOL DIRE CHE ABBIA MINORE IMPORTANZA!!!MINORE IMPORTANZA!!!

Le forze intermolecolari

Interazioni di Van der WaalsInterazioni deboli Forze di London

Legame a idrogeno

Dipolo elettrico

=Qd

=0

>0

> > 0

Dipolo elettrico

=Qd

Ogni volta che ho un legame covalente tra

due atomi con elettronegatività

diversa, Ottengo un dipolo

elettrico. Si tratta di un dipolo

permanente

Dipolo istantaneo

Dipolo indotto

2

6

3

4pot

hE

r

hdipende dalla energia di ionizzazione

polarizzabilità

rseparazione di carica

75 J -1 vs 400000 Jmol-1=aE

Polarizzabilità

2

6

3

4pot

hE

r

Misura la facilità con la quale la nube elettronica puo’ venire distorta, per esempio dalla presenza di un campo elettrico o di un altro dipolo

Dipende dalla forza con cui gli elettroni esterni sono vincolati al nucleo. Maggiore l’energia di ionizzazione, minore la polarizzabilità

Le molecole polari e l’interazione per

orientazioneLe molecole polari si attraggono

reciprocamente per effetto dei loro dipoli in modo da rendere massima l’interazione dipolo-dipolo, detta anche interazione per orientazione

Uattr -/d6

Deboli interazioni a corto raggio dovute alla presenza di dipoli elettrici istantanei rendono conto delle attrazioni fra molecole

Geometria molecolare e polarità delle molecole

IMPORTANTE!!

Interazione per orientazione

Interazione per induzione

• Il dipolo permanente di una molecola induce su un’altra molecola, polare o non polare, un dipolo, chiamato indotto.

• Esiste una attrazione fra dipolo permanente e dipolo indotto.

Forze di interazione di van der Waals

• Le interazioni fra dipoli reciprocamente indotti, quelle per orientazione e quelle per induzione sono raggruppate sotto il termine generico di forze di interazione di van der Waals

Contributo % delle varie forze di van der Waals al legame

intermolecolare(x10-30 Cm)

(x10-30 m3)

Orient.%

Disp.%

Induz.%

CO 0.40 1.99 99.9

HCl 3.50 2.63 15 81 4

HBr 2.67 3.61 3 94 3

HI 1.40 5.44 99.5 0.5

NH3 4.87 2.26 45 50 5

H2O 6.17 1.59 77 19 4

Interazioni di VdW e proprietà fisiche

La temperatura di ebollizione è un indice della forze intermolecolari. Tanto esse sono maggiori tanto piu’ il composto tende ad avere alta Teb

Dipende dallaPolarizzabilità!

Interazioni di VdW e proprietà fisiche

Esse aumentano anche all’aumentare della complessità della molecola

CONCETTI

Dipolo permanente

Dipolo istantaneo

Dipolo indotto

Polarizzabilità

FORZE INTERMOLECOLARI

Interazione per induzione

Interazione per orientazione

Interazioni di VdW e proprietà fisiche

Interazioni di VdW e tabella periodica

Legame a idrogeno

Legame a ponte di idrogeno

Il legame di idrogeno si instaura fra un atomo di idrogeno legato a un atomo molto elettronegativo e una coppia solitaria

dell’atomo molto elettronegativo appartenente a un’altra molecola

O HH

O HH

Legame a ponte di idrogeno

Natura elettrostatica?

Legame direzionale

Solo con O, N, F, in sistemi biologici anche con S

Piu’ forte delle forze di VdW, ma un ordine di grandezza piu’ piccolo dei legami covalenti20-40 kJ mol-1

Esiste una densità elettronica tra i due atomi, NON è uguale al legame ionico! E’ assimilabile ad un debole legame chimico

Perché lo indico con una linea tratteggiata ?

Un atomo di idrogeno non puo’ formare due legami a coppia di elettroni, quindi é formalmente sbagliato indicare il legame ad idrogeno come la compartecipazione di un doppietto elettronico di Lewis

Tuttavia, a differenza delle altre interazioni intermolecolari, il legame a idrogeno é DIREZIONALE, perché dipende dalla geometria delle coppie elettroniche intorno all’atomo “elettron-donatore”. Quindi é legittimo, anzi necessario, rappresentarlo graficamente in qualche modo per evidenziare la presenza NON di una interazione a distanza ma di una organizzazione geometrica e strutturale del sistema.

Il legame ad idrogeno negli acidi nucleici

Il legame ad idrogeno nella formazione della struttura adoppia elica del DNA

Il legame ad idrogeno negli

aminoacidi

Legami ad idrogeno tra due diversi foglietti

Legame a idrogeno e proprietà fisiche

NH3

NH4+

ConcettiLegame covalente

Polarità di legame

VSEPR

Formule di struttura

Legame ionico

Legame di coordinazione

Legame metallico

Legame a idrogeno

Tipi di legame e ordine di legame