Che forma hanno le molecole ?

La formula di struttura secondo Lewis del tetracloruro di carbonio Fornisce informazioni sul collegamento tra gli atomi Fornisce informazioni sugli orbitali di valenza Fornisce 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:

Atoms are bonded together by electron pairs in valence orbitals Modello VSEPR Valence Shell Electron Pair Repulsion repulsione delle coppie di elettroni di valenza Disposizione a più bassa energia di “palloncini”. LINEARE TRIGONALE PLANARE TETRAEDRICA Atoms are bonded together by electron pairs in valence orbitals Electrons are all negatively charged and tend to repel other electrons Bonding pairs of shared electrons tend to repel other bonding pairs of electrons in the valence orbital The best spatial arrangement of the bonding pairs of electrons in the valence orbitals is one in which the repulsions are minimized

Geometria di coppie elettroniche N° coppie elettroniche

Geometria di coppie elettroniche N° coppie elettroniche

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.

Predire la geometria di una molecola Nelle 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 legame Una coppia solitaria Totale 4 coppie, quindi geometria di riferimento di tipo tedraedrico, ma trigonale piramidale per quanto riguarda le coppie di legame.

N.B. La presenza di coppie elettroniche solitarie induce distorsioni nella struttura

S O H OH N.B. I doppi legami, nella formula di Lewis, vengono contati come singole coppie elettroniche di legame Es: acido solforico H2SO4 S O H OH Pur essendoci complessivamente 6 coppie elettroniche, se ne contano solo 4. La geometria dei legami intorno all’atomo di S, sarà quindi tetraedrica.

N.B. I principi del modello VSEPR possono essere applicati anche a molecole complesse. tetraedrica ripiegata trigonale

MODELLO A “PALLE E BASTONCINI” FORMULA DI STRUTTURA ALANINA MODELLO A “PALLE E BASTONCINI” FORMULA DI STRUTTURA MODELLO TRIDIMENSIONALE “A RAGGI DI VAN DER WALL”

TEORIA DELL’IBRIDAZIONE ASINO CAVALLA MULO

IBRIDAZIONE In un dato atomo orbitali con energie confrontabili possono “combinarsi” tra loro per generare nuovi orbitali ibridi. N.B. il numero di orbitali ibridi deve essere uguale al numero degli orbitali atomici di partenza.

L’ibridazione di orbitali atomici è un processo che richiede energia, ma aumentando il numero di elettroni “spaiati” su altrettanti orbitali ibridi, aumenta il numero dei legami covalenti che quell’atomo può formare. Quindi l’energia spesa inizialmente viene recuperata con gli interessi. 2p2 E sp3 2s2 1s2

FORMA DEGLI ORBITALI IBRIDI sp3

FORMA DEGLI ORBITALI IBRIDI sp2  orbitale p non ibrido orbitali ibridi sp2

FORMA DEGLI ORBITALI IBRIDI sp  orbitali p non ibridi orbitali ibridi sp

Gli stati allotropici del carbonio sono una conseguenza del differente tipo di ibridazione sp3 sp2

Un diamante non è per sempre

3° stato allotropico del carbonio: il fullerene Struttura geometrica platonica derivante dalla resezione degli spigoli di un icosaedro (…era il simbolo dell’acqua)

Varianti fullereniche nanotubuli