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Cenni sul Metodo V.B. Stefano Vecchio Università La Sapienza di Roma

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Presentazione sul tema: "Cenni sul Metodo V.B. Stefano Vecchio Università La Sapienza di Roma"— Transcript della presentazione:

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2 Cenni sul Metodo V.B. Stefano Vecchio Università La Sapienza di Roma

3 Premessa La struttura delle molecole è nota a priori, perché è determinata sperimentalmente Il metodo VB è collegato al concetto di accoppiamento elettronico, con ogni coppia di elettroni che lega i due nuclei Quando due atomi si avvicinano per formare un legame lenergia elettronica si modifica ed entrano in gioco forze elettrostatiche: attrazione e-p e repulsione p-p Un incremento della densità di carica elettronica, nella regione internucleare, favorisce la formazione del legame

4 Il metodo VB Nel metodo VB ciascuna funzione donda che rappresenta latomo centrale è costituita da una combinazione lineare di orbitali atomici (OA) detti orbitali ibridi (OI) Gli OA non sono adeguati a descrivere la realtà di questi aggregati di atomi in quanto descrivono il comportamento dei singoli atomi isolati La difficoltà di rappresentare la molecola reale attraverso un modello costituito da ununica struttura con legami convenzionali è risolta con lintroduzione del concetto di risonanza La molecola è rappresentata con una funzione ottenuta con una combinazione lineare delle che rappresentano tutte le strutture ipotizzabili

5 Ibridazione Sperimentalmente si osserva che : i) CO 2 ha una struttura lineare (con angoli di legame OCO di 180°) ii) H 2 CO 3 ha una struttura planare (con angoli di legame OCO di 120°) iii) CH 4 ha una struttura tetraedrica (con angoli di legame HCH di circa 109°) Lo stato fondamentale degli elettroni di legame dell' atomo di C è rappresentato dalla configurazione esterna 2s 2 2p 2. n 2s e 2p sono orbitali che rappresentano due soluzioni matematiche dell' equazione di Schrödinger. Combinazioni lineari di soluzioni di una equazione differenziale possono rappresentare soluzioni della stessa equazione.

6 n CO 2 ha una struttura lineare (con angoli di legame OCO di 180°) Ibridazione

7 n CO 2 ha una struttura lineare (con angoli di legame OCO di 180°) n Al posto dello stato fondamentale si considera uno stato eccitato nel quale tutti gli elettroni sono spaiati: Ibridazione

8 n CO 2 ha una struttura lineare (con angoli di legame OCO di 180°) n Al posto dello stato fondamentale si considera uno stato eccitato nel quale tutti gli elettroni sono spaiati: E da questo si considerano 2 OA per ottenere 2 OI (sp): Ibridazione

9 n H 2 CO 3 ha una struttura planare (con angoli di legame OCO di 120°)

10 Ibridazione n H 2 CO 3 ha una struttura planare (con angoli di legame OCO di 120°) n Al posto dello stato fondamentale si considera uno stato eccitato nel quale tutti gli elettroni sono spaiati:

11 Ibridazione n H 2 CO 3 ha una struttura planare (con angoli di legame OCO di 120°) n Al posto dello stato fondamentale si considera uno stato eccitato nel quale tutti gli elettroni sono spaiati: n E da questo si considerano 3 OA per ottenere 3 OI (sp 2 ):

12 Ibridazione n CH 4 ha una struttura tetraedrica (con angoli di legame HCH di circa 109°)

13 Ibridazione n CH 4 ha una struttura tetraedrica (con angoli di legame HCH di circa 109°) n Al posto dello stato fondamentale si considera uno stato eccitato nel quale tutti gli elettroni sono spaiati:

14 Ibridazione n CH 4 ha una struttura tetraedrica (con angoli di legame HCH di circa 109°) n Al posto dello stato fondamentale si considera uno stato eccitato nel quale tutti gli elettroni sono spaiati: n E da questo si considerano 4 OA per ottenere 4 OI (sp 3 ):

15 Esempi NH 3 con il metodo VB

16 Esempi NH 3 con il metodo VB Si parte dallo stato fondamentale di N:

17 Esempi NH 3 con il metodo VB Si parte dallo stato fondamentale di N: Si utilizzano tutti gli OA per ottenere altrettanti OI 4 OI sp 3 3 elettroni spaiati su 3 OI Per 3 legami

18 Esempi HNO 3 con il metodo VB

19 Esempi HNO 3 con il metodo VB Si parte dallo stato fondamentale di N:

20 Esempi HNO 3 con il metodo VB Si parte dallo stato fondamentale di N: N non può formare 5 legami perché gli orbitali d non possono essere usati dagli elementi del secondo periodo

21 E necessario ipotizzare la cessione di un elettrone da parte di N ad uno degli O, che diventa O – La configurazione di N + sarà utilizzata per ottenere 3 orbitali ibridi sp 2 :

22 E necessario ipotizzare la cessione di un elettrone da parte di N ad uno degli O, che diventa O – La configurazione di N + sarà utilizzata per ottenere 3 orbitali ibridi sp 2 : 3 elettroni spaiati daranno 3 legami e il quarto che giace su un orbitale non ibrido darà luogo al legame vedi figura a sinistra). N+N+

23 Esempi H 2 SO 4 con il metodo VB:

24 Esempi H 2 SO 4 con il metodo VB: S 4 ibridi sp 3

25 Esempi H 2 SO 4 con il metodo VB: S 4 ibridi sp 3 I 2 elettroni su orbitali non ibridi sono impiegati per i 2 legami.

26 Provate a re-interpretare le seguenti strutture con il metodo VB ( indicando libridazione dellatomo centrale) H 2 S (sapendo che S è al centro di un tetraedro distorto e che S ha 2 coppie solitarie) BeH 2 (sapendo che si tratta di una molecola lineare) BCl 3 (sapendo che il B è al centro di un triangolo equilatero) PCl 5 (sapendo che P è al centro di una bipiramide a base triangolare) SF 6 (sapendo che S è al centro di un ottaedro, cioè di una bipiramide a base quadrata)


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