Le formule di struttura di Lewis

Sostanze - Elementari - Composte Nei composti gli atomi si organizzano in gruppi Discreti chiamati “MOLECOLE” FORMULE MINIME FORMULE DI STRUTTURA O DI LEWIS

- FORMULE MINIME: H 2 O, H 2 O 2, NH 3 HH H N HH OO - FORMULE DI STRUTTURA O DI LEWIS H O H

I tre modelli del legame chimico

Affinità elettronica di un atomo: A - (g)  A(g) + e - (g) Energia di ionizzazione di un atomo (o potenziale di ionizzazione): A(g)  A + (g) + e - (g)

Elettronegatività: tendenza di un atomo ad attrarre su di se gli elettroni di un legame. Elettronegatività Energia di ionizzazioneAffinitàelettronica+ Linus Pauling

VALENZA La valenza di un elemento in un composto rappresenta il numero di legami che tale elemento instaura con atomi di altri elementi, o anche il numero di elettroni ceduti, acquistati o messi in compartecipazione dall’elemento del composto considerato Elementi: zerovalenti H, Cl, Br…: monovalenti Ca in CaCl 2, Mg in MgF 2 : bivalenti N in NH 3, P in PH 3 : trivalenti C in CH 4 : tetravalenti La valenza coincide con il numero di atomi di idrogeno, o di altri atomi equivalenti che un elemento può legare o sostituire

Gli elettroni di valenza Gli elettroni più esterni di un atomo sono chiamati di “Valenza”, mentre quelli più interni sono chiamati elettroni del “Nocciolo” ElementoElettroni del nocciolo Elettroni di valenza Gruppo nel sistema periodico Na1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 1A, 1 Si1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 4A, 14 Ti1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 2 4B, 4 As1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 5A, 15

Gli elettroni di valenza si possono rappresentare con il simbolo di Lewis nel quale gli elettroni vengono rappresentati con puntini Tutti gli elementi tendono a raggiungere la configurazione elettronica del gas nobile più vicino (s 2 p 6 o s 2 per quelli vicino all’elio). Gli elementi tendono a raggiungere la configurazione elettronica ad ottetto s 2 p 6, condividendo, strappando o cedendo elettroni

AB(g)  A(g) + B(g) I legami chimici sono sempre il frutto di interazioni elettrostatiche.

nucleo con carica positiva centrale “nube” elettronica con carica negativa intorno al nucleo

Le cariche negative degli elettroni si trovano a contatto Se non avviene niente tra gli elettroni, i due atomi si respingono e non si ha nessun legame. Oppure, si possono verificare due casi limite:

Uno dei due atomi è più elettronegativo dell’altro: uno o più elettroni passano all’atomo più elettronegativo

+ - si forma uno ione positivo ed uno negativo che si attraggono LEGAME IONICO

Formazione di un legame ionico: KF prima si ha il salto dell’elettrone dall’atomo K all’atomo F K(g) + F(g)  K + (g) + F - (g) poi si ha l’attrazione tra i due ioni di segno opposto che si avvicineranno fino alla distanza di legame (2,17× m) K + (g) + F - (g)  KF (g)

Legame Ionico Nella formazione di NaCl dal punto di vista della configurazione elettronica si ha: Cl - ([Ar])  Na + ([Ne]) + Cl - ([Ne]3s 2 2p 6 ) Na([Ne]3s 1 ) + Cl 2 ([Ne]3s 2 2p 5 )

La formazione di un legame ionico fra due atomi può essere scomposta in due stadi successivi: (1) Il trasferimento di un elettrone fra i due atomi (2) L'attrazione fra i due ioni Energia del legame ionico

Il Legame Chimico Dal legame ionico al legame covalente

I due atomi hanno elettronegatività paragonabile: si verifica l’altro caso limite

I due atomi hanno elettronegatività paragonabile: se si verificano le condizioni adatte, gli elettroni possano localizzarsi in mezzo ai due atomi LEGAME COVALENTE

I due atomi hanno elettronegatività diversa, ma non troppo:

LEGAME COVALENTE-POLARE gli elettroni si localizzano tra i due atomi, ma un po’ spostati verso quello più elettronegativo I due atomi hanno elettronegatività diversa, ma non troppo:

HCl Distribuzione della carica degli elettroni: HCl Essendo il cloro più elettronegativo, la carica degli elettroni tende ad addensarsi maggiormente dalla parte del cloro.

LEGAME COVALENTE: TEORIE-ASPETTO ELETTRONICO Teoria di LEWIS:  Fornisce una interpretazione elettronica del legame covalente  Si basa sulla regola dell’ottetto: (attenzione:ottetto incompleto espansione dell’ottetto)  Usa le strutture di Lewis come rappresentazione  Legami singoli-doppi-tripli esempi

le proprietà degli atomi influenzano la natura del legame.  Elettronegatività  Legame covalente puro  Legame covalente polare La differenza di elettronegatività è utile perché permette di stimare il grado di polarità del legame. Il concetto di elettronegatività mette in evidenza che non esiste una netta separazione fra legami ionici e covalenti LEGAME COVALENTE: TEORIE-ASPETTO ENERGETICO

Legami covalenti sono formati da 2 elettroni condivisi da due atomi

Simboli di Lewis per gli elementi nei Periodi 2 e 3

Scriviamo la formula di HNO 2 H N O O N: 1s 2 2s 2 2p 3 O: 1s 2 2s 2 2p 4 2s 2 2p 3 2p 4

5. Posizionare le coppie di elettroni non condivise in modo da soddisfare la regola dell’ottetto Le formule di Lewis 1 Determinare gli elettroni necessari per raggiungere la stabilità e determinare gli elettroni di valenza degli atomi 2. Determinare il numero di elettroni condivisi sottraendo al numero di elettroni, necessari a ciascun atomo, che forma la molecola, per raggiungere la configurazione del gas nobile, gli elettroni di valenza 3. Determinare il numero di legami 4. Determinare l’atomo centrale e disporre i legami semplici e successivamente gli altri legami

Si determinano gli elettroni per la stabilità (sono sempre 8 (o 2 per H) Si determinano gli elettroni per la stabilità (sono sempre 8 (o 2 per H) Si determinano gli elettroni totali di valenza. Si determinano gli elettroni totali di valenza. Determinare gli elettroni necessari per raggiungere la stabilità e determinare gli elettroni di valenza degli atomi FormulaOttetto e-Tot Val e- HNO 2 OeTve H N O 1 x 2 = 2 1 x 8 = 8 2 x 8 =16 1 x 1 = 1 1 x 5 = 5 2 x 6 =

Calcolo del numero di legami nelle specie chimiche e il numero di rimanenti. Calcolo del numero di legami nelle specie chimiche e il numero di rimanenti. Calcolo del numero di legami e degli elettroni rimanenti HNO 2 OeTve# e- cond. # di legami e - Rimanenti = 8 8/2 = 4 Tve(18) - elettroni di legame (8) = 10

1. Formula Chimica : HNO 2 2. Sequenza Atomica : 3. Numero di legami= 4 4. Elettroni Rimanenti = Struttura di Lewis con 4 legami 6. Si completa la struttura di Lewis con 10 elettroni non condivisi Scriviamo la formula H NO O HNO O H NO O

B) Oe: Si determinano gli elettroni per la stabilità (sono sempre 8 (o 2 per H)B) Oe: Si determinano gli elettroni per la stabilità (sono sempre 8 (o 2 per H) C) Tve: Si determinano gli elettroni totali di valenza.C) Tve: Si determinano gli elettroni totali di valenza. Determinare gli elettroni necessari per raggiungere la stabilità e determinare gli elettroni di valenza degli atomi FormulaOttetto e-Tot Val e- NO 3 - OeTve N O 1 x 8 = 8 3 x 8 = 24 1 x 5 = 5 3 x 6 =

Calcolo del numero di legami nelle specie chimiche e il numero di rimanenti.Calcolo del numero di legami nelle specie chimiche e il numero di rimanenti. Calcolo del numero di legami e degli elettroni rimanenti NO 3 - OeTve# e- cond. # di legami e - Rimanenti = 8 8/2 = 4 Tve(24) - elettroni di legame (8) = 16

1. Formula Chimica : NO Sequenza Atomica : 3. Numero di legami= 4 4. Elettroni Rimanenti = Struttura di Lewis con 4 legami 6. Si completa la struttura di Lewis con 16 elettroni non condivisi Scriviamo la formula NOO ONOO O NOO O

Formule di risonanza NOO O NOO O Quale è quella vera? Tutte sono vere!!! NOO O - --

Poter scrivere molte forme di risonanza per una molecola permette di essere stabilizzata dalla risonanza. Le formule di risonanza rappresentano le formule limite con cui si può scrivere la molecola. Non è un equilibrio né la molecola risuona tra queste due forme. Per scrivere correttamente le formule di risonanza… Scrivere solo strutture di Lewis valide Muovere solo gli elettroni Il numero di doppietti non condivisi deve essere lo stesso nelle due strutture Per ogni spostamento viene considerata una coppia di elettroni Conseguenze….

Cariche formali La carica formale su ciascun atomo si calcola sottraendo agli elettroni posseduti dall’atomo (Ve) gli elettroni non condivisi (NBe) e la metà degli elettroni condivisi (Be) Cariche formali= Ve – NBe – 1/2 Be

Formule di risonanza NOO O NOO O Quale è la carica? La carica su ciascun atomo di O è - 2/3!!! NOO O N = 5 – ½ (4) = + 1 O = 6 – ½ (2) + 6 = - 1 O = 6 – ½ (4) + 4 = 0