Esistono orbitali atomici con le forme adatte?Come riprodurre le geometrie?

Orbitali atomici “ibridi” che riproducono gli angoli di legame dei dati sperimentali:

Orbitali ibridi sp

Orbitali ibridi sp2

Orbitali ibridi sp3

Orbitali ibridi sp3d

Orbitali ibridi sp3d2

sp2

sp

Il carbonio e

la chimica organica

sp3

metano CH4sp3

etano C2H6

etene

o

etileneC2H4

etino o acetilene C2H2

- 2 H

- 2H

Idrocarburi più semplici

Risonanza

CO3--

Ione carbonato

benzene C6H6

Ibrido di risonanza

Elettronegatività

Tendenza di un atomo ad attrarre verso di sé gli elettroni impegnati nel legame

Non si misura ma si può calcolare a seconda della definizione che ne viene data

Mulliken propose di calcolarla come media aritmetica dei valori di EI ed AE dell’elemento considerato

Pauling costruì una scala relativa in base ai valori sperimentali delle energie di legame di molecole biatomiche, scegliendo un valore di riferimentoLegame covalente omeopolare

ed eteropolare

dipolomomento dipolare

μ = Qr

polarità dei legami

polarità di una molecola

natura elettrostaticamolto più deboli dei legami covalenti

dipolo - dipolo

dipolo – dipolo indotto

dipolo istantaneo-dipolo indotto

(forze di dispersione di London)

ione - dipolo

Legami intermolecolari

Forze di van der Waals Legame idrogeno

Tra atomo H fortemente polarizzato (H-F, H-O, H-N, con intensità decrescente)

un atomo fortemente elettronegativoE

H2O!

DNA!

L’appaiamento obbligatorio di A con T e di C con G rende i due filamenti fra loro complementari: se uno di essi presenta la sequenza C-T-A-C-G, l’altro non potrà che avere la sequenza complementare G-A-T-G-C. Un filamento costituisce quindi una sorta di stampo per l’altro.

Stato di ossidazione degli elementiNel legame cambia la distribuzione elettronica.

Come sono ripartiti tra i vari atomi gli elettroni impegnati nei legami?

Struttura ionicala ripartizione è netta! NaCl: Na+ +1

Cl- -1

Struttura covalenteomeopolare: no separazione di caricaeteropolare: separazione di carica

Numero di ossidazione Carica netta di uno ione (legame ionico) Carica che avrebbe l’elemento se il legame fosse ionico n.o. max: gruppo di appartenenza (n.max di e- che può donare) n.o. min: n.max di e- che può acquistare per completare

l’ottetto Anche n.o. frazionari

Regole1. Ogni atomo nello stato elementare: n.o. = 02. Ogni ione monoatomico: n.o. = carica3. idrogeno: n.o. = +1 sempre tranne negli idruri (-1)4. ossigeno: n.o. = -2 sempre tranne nei perossidi (-1)5. Aggregato poliatomico: la somma dei n.o. deve essre uguale

alla carica complessiva dell’aggregato, o uguale a zero se l’aggregato è neutro.

6. Più atomi uguali nella stessa molecola: n.o. medio

Bilanciamento rezioni redoxNelle reazioni si ha spesso un riarrangiamento degli atomi e quindi una ridistribuzione degli elettroni di legame tra gli atomi

↓cambiamento n.o. degli elementi

X + e- → X- n.o. di X da 0 a -1 riduzioneY → Y+ + e- n.o. di Y da 0 a +1 ossidazione

X / X- e Y / Y+ sono due coppie redox

Nella reazione X + Y → X- + Y+ si ha un trasferimento di elettroni da Y (che si ossida) ad X (che si riduce) (anche se il trasferimento non è netto!)