ALLA FORMA DELLE MOLECOLE DAI DIAGRAMMI DI LEWIS ALLA FORMA DELLE MOLECOLE TEORIA VSEPR

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:

DOMANDA Possiamo predire la forma delle molecole semplicemente combinando gli orbitali atomici disponibili su ciascun atomo? proviamo per l’ H2S e……per H2O

Gli esperimenti mostrano un angolo di legame di 92° Molecola H2S H 1s1 S 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4   3s 3p 3p 1s 90° Gli esperimenti mostrano un angolo di legame di 92°

. O .. .. . ORBITALI DELL’ OSSIGENO z 2p y 2p x 2s 2p ossigeno = [He]2s22p4 ORBITALI DELL’ OSSIGENO z y . 2p 2p22p12p1 .. 2p .. 2s . 2p O x Gli orbitali 2p sono perpendicolari (90o)

. H O .. . . H Combinazione degli orbitali atomici dell’H2O z y x 1s ossigeno = [He]2s22p4 idrogeno = 1s1 .. 2s 2p O y x z . Combinazione degli orbitali atomici dell’H2O H . 1s La predizione di un angolo di 90° è sbagliata. H . 1s

H O RISULTATI SPERIMENTALI l’effettivo angolo H-O-H (misurato con la diffrazione elettronica) è di 105o 105o Non c’è accordo con il modello atomico!

UNA TEORIA PIÙ EFFICACE V alence S hell E lectron P air R epulsion

Teoria VSEPR Un atomo è circondato da elettroni di valenza che possono formare legami singoli, doppi, tripli o restare non condivisi. In ciascuna di tali situazioni si creano attorno al nucleo delle regioni di densità elettronica che si tengono il più distanti possibili per minimizzare le repulsioni e che determinano la geometria della molecola. 4 regioni di densità elettronica TETRAEDRO 3 regioni di densità elettronica TRIGONALE PLANARE 2 regioni di densità elettronica LINEARE

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.

Geometria di coppie elettroniche N° coppie elettroniche

Geometria di coppie elettroniche N° coppie elettroniche

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.

VSEPR Regola della repulsione: NL-NL > NL-L> L-L A parità di geometria, l’angolo sarà determinato dalla natura delle coppie elettroniche. Una coppia di NON LEGAME avrà un effetto repulsivo maggiore rispetto ad una coppia di legame Regola della repulsione: NL-NL > NL-L> L-L

VSEPR 109,5° 107° 105° Regola della repulsione: NL-NL > NL-L> L-L Se le coppie di NON legame si respingono di piu’, le coppie di legame sono piu’ ravvicinate. Pertanto l’angolo puo’ variare in funzione del tipo di molecola, a parità di geometria 109,5° 107° 105°

In pratica…. Contare gli elettroni e quindi il numero di coppie Individuare l’atomo centrale Contare le coppie elettroniche che gli stanno intorno Individuare la geometria della coppie elettroniche Disporre i legami s Individuare la geometria della MOLECOLA Nota: La geometria delle coppie elettroniche dipende dal numero di coppie intorno all’atomo centrale La geometria della molecola dipende SOLO dalle coppie di legame

VARIAZIONI SUL TETRAEDRICO In chimica generale si fanno spesso delle distinzioni. PIRAMIDALE .. Sebbene le molecole abbiano forme differenti, gli orbitali usano un arrangiamento tetraedrico (coppie incluse). ANGOLARE ..