DAI DIAGRAMMI DI LEWIS ALLA FORMA DELLE

MOLECOLE

TEORIA VSEPRTEORIA VSEPR

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:

DOMANDADOMANDA

proviamo per l’ Hproviamo per l’ H22SSe……per e……per HH22OO

Possiamo predire la forma delle molecole semplicemente combinando gli orbitali atomici

disponibili su ciascun atomo?

Molecola HMolecola H22SS

HH 1s1s11

SS 1s1s2 2 2s2s22 2p 2p6 6 3s3s22 3p 3p44

90°Gli esperimenti Gli esperimenti mostrano un mostrano un angolo di angolo di legame di 92legame di 92°°

3s3s 3p3p

3p3p

1s1s

1s1s

O

y

x

z

..2s

.

2p

.2p

ossigeno = [He]2s22p4

ORBITALIORBITALIDELL’DELL’OSSIGENOOSSIGENO

Gli orbitali 2p sonoperpendicolari (90o)

2p22p12p1

..2p

Combinazione degli orbitaliatomici dell’H2O

La predizionedi un angolodi 90°è sbagliata.

ossigeno = [He]2s22p4

idrogeno = 1s1

..2s

2p

O

y

x

z

.

2p

.2p

..

H.

1s

H.1s

105o

l’effettivo angolo H-O-H(misurato con ladiffrazione elettronica) è di 105o

RISULTATI SPERIMENTALI RISULTATI SPERIMENTALI

Non c’è accordo conil modello atomico!

H

H

O

UNA TEORIA PIÙ EFFICACEUNA TEORIA PIÙ EFFICACE

V alenceS hellE lectronP airR epulsion

Teoria VSEPR

Un atomo è circondato da elettroni di valenza chepossono formare legami singoli, doppi, tripli o restare non condivisi.

In ciascuna di tali situazioni si creano attorno al nucleo delle regioni di densità elettronica che si tengono il più distanti possibili per minimizzare le repulsioni e che determinano la geometria della molecola.

4 regioni di densità elettronica TETRAEDRO

3 regioni di densità elettronica TRIGONALEPLANARE

2 regioni di densità elettronica LINEARE

•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.

N° coppie elettroniche

Geometria di coppie

elettroniche

N° coppie elettroniche

Geometria di coppie

elettroniche

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.

VSEPR

Regola della repulsione:

NL-NL > NL-L> L-L

A parità di geometria, l’angolo sarà determinato dalla natura delle coppie elettroniche.Una coppia di NON LEGAME avrà un effetto repulsivo maggiore rispetto ad una coppia di legame

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° 107° 105°

In pratica….1. Contare gli elettroni e quindi il numero di coppie2. Individuare l’atomo centrale3. Contare le coppie elettroniche che gli stanno intorno4. Individuare la geometria della coppie elettroniche5. Disporre i legami 6. Individuare la geometria della MOLECOLA

Nota:La geometria delle coppie elettroniche dipende dal numero di coppie intorno all’atomo centrale

La geometria della molecola dipende SOLO dalle coppie di legame

VARIAZIONI SUL TETRAEDRICOVARIAZIONI SUL TETRAEDRICO

In chimica generale si fanno spesso delle distinzioni.

Sebbene le molecole abbiano forme differenti, gli orbitali usano un arrangiamento tetraedrico (coppie incluse).

PIRAMIDALE

..N

HH

H

TETRAEDRICO

H

CH

HH

ANGOLARE ....

H

OH