LEGAME COVALENTE H. + .H d H:H Lewis (oppure H-H Kekulè) 1s 1s 1s21s2

I due atomi di idrogeno condividono un elettrone ciascuno, raggiungendo ambedue la configurazione stabile 1s2 ⇒ guadagno globale di energia. Esempio _ _ H. .Cl: d H : Cl: 1s1 [Ne] 3s2 3p5 1s2 [Ne] 3s2 3p6

_ ICl. belettrone dispari ( spaiato, disaccoppiato) _ _ ICl-ClIbcoppia non condivisa (non legata, solitaria) m coppia condivisa o legata

Legame covalente apolare • La densità elettronica ha una distribuzione

simmetrica rispetto ai due nuclei • I due atomi sono

uguali o hanno la stesso valore Zeff (⇒stessa elettronegatività). A A

Legame covalente polare • Distribuzione

elettronica: non è simmetrica rispetto ai due nuclei

• B più elettronegativo di A, (Zeff(B) > Zeff(A))

Elettronegatività: misura la tendenza di un atomo ad attrarre gli elettroni di un doppietto di legame.

_ _ Quindi H-H e ICl--ClI ⇒ legame apolare

_ H-ClI ⇒ legame polare

La “valenza” nel legame covalente equivale al numero degli elettroni spaiati nello strato più esterno Esempi: il cloro è monocovalente, l’ossigeno dicovalente, l’azoto tricovalente _ .O. 1s2 2s2 2p4 mo ↑↓ m m 2 el. spaiati .Ń. 1s2 2s2 2p3 mo m m m 3 el. spaiati INΞNI apolare dN2 invece NH3 polare IO=OI apolare dO2 invece H2O polare Con maggior rigore.. Gli elettroni impegnati nel legame covalente occupano un orbitale di legame, che deve rispettare le limitazioni imposte dalla teoria quantistica, ad es. il principio di esclusione di Pauli.

Legame dativo (di coordinazione)

• Molecole come BCl3,

AlCl3 (acidi di Lewis) hanno una lacuna dell’ottetto, che possono completare reagendo con basi di Lewis (es NH3).

• Questo tipo di legame è detto dativo perché il datore (in questo caso è N) fornisce per intero il doppietto elettronico all’atomo accettore (in questo caso B).

• Si indica spesso con NdB

H H H H I I I I H-NI + B-F d H-N+-B--F I I I I H H H H

CARICA FORMALE Si attribuisce ad un atomo in una molecola o uno ione, assumendo che tutti gli elementi presentino la stessa elettronegatività. CF = n°(el.val) - (CL +2CNL) n°(el.val) =elettroni di valenza dell’atomo non legato CL=coppie leganti CNL=coppie non leganti CL +2CNL= elettroni posseduti dall’atomo legato Esempio per BF3-NH3CF(N)=5-(4+2x0)=+1 CF(B)=3-(4+2x0)=-1 CF(F)=7-(1+2x3)= 0 In una molecola la somma delle cariche formali è pari a zero, in uno ione è la carica dello ione. Esempi (esercizi): NH3 + H+ d NH4

+ CF(N)=? CF(H)=? H2O + H+ d H3O+ CF(O)=? CF(H)=?

Teoria del legame di valenza (VB) Quando due atomi si avvicinano: 1. gli orbitali atomici si sovrappongono 2. una coppia di elettroni occupa questo

spazio di sovrapposizione ⇒ 3. si forma un legame covalente.

CARATTERISTICHE DEL LEGAME COVALENTE Carattere direzionale: gli O.A. che si sovrappongono sono orientati nella direzione che permette la massima sovrapposizioneNumero finito di legami: fino a saturazione degli elettroni dispari (tranne leg.dativo) Gli elettroni coinvolti nel legame hanno spin opposti (Pauli) Il guadagno energetico (dstabilità) è tanto maggiore quanto maggiore è la sovrapposizione degli O.A. LEGAME SIGMA σ • La sovrapposizione degli orbitali atomici

avviene lungo la congiungente dei due nuclei.

• La zona di sovrapposizione tra i due atomi resta invariata al ruotare degli atomi intorno all’asse di legame l’uno rispetto all’altro.

LEGAME PIGRECO π • La sovrapposizione

tra gli orbitali atomici non avviene lungo la congiungente fra i due nuclei.

• Di conseguenza la rotazione intorno all’asse di legame è bloccata.

• Il legame π è meno forte del legame σ

(N 1s2 2s2 2p3) π INΞNI π

Dei tre orbitali p disponibili, uno viene usato per formare il legame σ, gli altri due possono formare solo legami π

Carbonio: eccitazione ed ibridazione C 1s2 2s2 2p2 mo m m ... Stato fondamentale

C 1s2 2s1 2p3 m m m m Stato eccitato

Lo stato eccitato giustifica la tetracovalenza del carbonio ⇒ formazione di un maggior numero di legami ⇒ guadagno energetico. La disposizione tetraedrica dei legami richiede il concetto di ibridazione. IBRIDAZIONE 1 orbitale s e 3 orbitali p si “mescolano” fra loro matematicamente, generando 4 nuovi orbitali equivalenti ed isoenergetici, diretti dal nucleo verso i 4 vertici di un tetraedro: 1(s) + 3(p)d 4(sp3) (questo non contrasta con la meccanica quantistica)

Vantaggi del legame con orbitali ibridi • massima distanza fra orbitali ⇒ minore

repulsione fra gli elettroni presenti al loro interno

• orbitali direzionali ⇒ maggiore sovrapposizione ⇒ legame più forte

Boro e ibridazione sp2

Anche per il boro, distinguiamo due processi: 1. eccitazione (⇒ numero dei legami) 2. ibridazione (⇒ geometria di legame)

B 1s2 2s2 2p1 mo m Stato fondamentale

B 1s2 2s1 2p2 m m m Stato eccitato

1(s ) + 2(p )d3(sp2)Geometria trigonale planare Esempi: BF3 , AlCl3, AlF3…

Berillio e ibridazione sp 1. eccitazione(⇒numero dei legami) 2. ibridazione (⇒geometria di legame)

Be 1s2 2s2 2p0 mo Stato fondamentale

Be 1s2 2s1 2p1 m m Stato eccitato

1(s ) + 1(p )d2(sp)Geometria digonale lineare. Esempi: BeF2, BeCl2