Geometria molecolare e polarità delle molecole

Presentazione sul tema: "Geometria molecolare e polarità delle molecole"— Transcript della presentazione:

1 Geometria molecolare e polarità delle molecole
IMPORTANTE!!

2 Concetti Legame covalente Legame ionico
Tipi di legame e ordine di legame Legame di coordinazione Polarità di legame Legame metallico VSEPR Formule di struttura Legame a idrogeno

3 Energia di legame Energia necessaria per rompere il legame
AB (g) A(g) + B(g) Poiché una molecola STABILE ha energia negativa rispetto allo zero dato da A e B isolati, la energia di legame è sempre positiva

4 Legame covalente polare vs. legame ionico
La polarità del legame aumenta all’aumentare della differenza di elettronegatività Quando la differenza diventa molto grande (ca 2) la coppia elettronica di legame si considera completamente localizzata sull’atomo a maggiore elettronegatività Il legame diventa un legame ionico

5 Il legame ionico E pot= kc (QAQB/r)

6 INTERAZIONE COULOMBIANA
Il legame ionico E pot= kc (QAQB/r) INTERAZIONE COULOMBIANA NON DIREZIONALE!!

7 NON CI SONO ELETTRONI IMPLICATI NEL LEGAME
Il legame ionico E pot= kc (QAQB/r) NON CI SONO ELETTRONI IMPLICATI NEL LEGAME

8 Reticolo cristallino Un sistema di Na ioni positivi e di Na ioni negativi organizzato in un reticolo cristallino è piu’ stabile rispetto a Na coppie isolate di ioni NaCl (s) Na+(g) + Cl-(g)

9 Energia di dissociazione ed energia reticolare
NaCl (s) Na+(g) + Cl-(g) 768 kJ E pot= kcNa M (QAQB/r) 867 kJ

10 Il legame ionico Il legame ionico è la risultante delle interazioni elettrostatiche fra gli ioni estese a tutto il cristallo

11 Il legame ionico NOTA BENE!! In questa figura i “legami” NON esistono. Sono riportati solo per apprezzare i numeri di coordinazione di Li+ O2-, ma NON SONO Coppie di Lewis

12

13 Concetti Legame covalente Legame ionico
Tipi di legame e ordine di legame Legame di coordinazione Polarità di legame Legame metallico VSEPR Formule di struttura Legame a idrogeno

14 I composti di coordinazione
Si è definito composto di coordinazione un composto in cui l'atomo centrale forma un numero di legami maggiore del suo numero di ossidazione quando esso sia maggiore o uguale a 0.

15 Composto di coordinazione
Il metallo mette a disposizione orbitali vuoti Il legante mette a disposizione una coppia elettronica e un orbitale Sono legami molto polari, e la polarizzazione è diretta verso l’atomo che mette in compartecipazione la coppia elettronica= atomo donatore

16 Esempi di leganti

17 Concetti Legame covalente Legame ionico
Tipi di legame e ordine di legame Legame di coordinazione Polarità di legame Legame metallico VSEPR Formule di struttura Legame a idrogeno

18 Metalli e non metalli Si definiscono metalli quegli elementi che hanno un numero di elettroni esterni inferiori ed in qualche caso uguale,a quello degli orbitali esterni s e p, e che hanno una energia di ionizzazione relativamente bassa. Il passaggio dai metalli ai non metalli avviene con gradualita' lungo ciascun gruppo e periodo e quindi non e' possibile stabilire una distinzione netta fra essi. Tuttavia i metalli hanno delle proprieta' comuni anche se possedute in grado diverso. Quelle principali sono: conducibilita' termica ed elettrica, strutture cristalline compatte, malleabilita' e duttilita'. I metalli hanno energia di ionizzazione relativamente bassa.

19 Raffigurazione schematica del legame nei metalli: reticolo di cationi immersi in un “mare” di elettroni mobili + + Elettroni mobili + + I legami sono delocalizzati nell’intero cristallo e gli elettroni di valenza non sono legati ad un particolare atomo ma possono muoversi liberamente da un atomo all’altro

20 NON VUOL DIRE CHE ABBIA MINORE IMPORTANZA!!!
I legami che abbiamo visto Legame covalente omopolare Legame covalente polare Legame ionico Legame di coordinazione Legame metallico Legame a idrogeno Il legame a idrogeno rientra tra le interazioni intermolecolari e sarà discusso nel capitolo successivo NON VUOL DIRE CHE ABBIA MINORE IMPORTANZA!!!

21 Le forze intermolecolari
Interazioni di Van der Waals Interazioni deboli Forze di London Legame a idrogeno

22 Dipolo elettrico m=0 m>0 m=Qd m> > 0

23 Ottengo un dipolo elettrico. Si tratta di un dipolo permanente
Ogni volta che ho un legame covalente tra due atomi con elettronegatività diversa, Ottengo un dipolo elettrico. Si tratta di un dipolo permanente m=Qd

24 Dipolo istantaneo

25 Dipolo indotto m=aE 75 J -1 vs 400000 Jmol-1
hn=dipende dalla energia di ionizzazione a=polarizzabilità r=separazione di carica m=aE 75 J -1 vs Jmol-1

26 Polarizzabilità Misura la facilità con la quale la nube elettronica puo’ venire distorta, per esempio dalla presenza di un campo elettrico o di un altro dipolo Dipende dalla forza con cui gli elettroni esterni sono vincolati al nucleo. Maggiore l’energia di ionizzazione, minore la polarizzabilità

27 Le molecole polari e l’interazione per orientazione
Le molecole polari si attraggono reciprocamente per effetto dei loro dipoli in modo da rendere massima l’interazione dipolo-dipolo, detta anche interazione per orientazione Uattr  -m/d6 Deboli interazioni a corto raggio dovute alla presenza di dipoli elettrici istantanei rendono conto delle attrazioni fra molecole

28 Geometria molecolare e polarità delle molecole
IMPORTANTE!!

29 Interazione per orientazione

30 Interazione per induzione
Il dipolo permanente di una molecola induce su un’altra molecola, polare o non polare, un dipolo, chiamato indotto. Esiste una attrazione fra dipolo permanente e dipolo indotto.

31 Forze di interazione di van der Waals
Le interazioni fra dipoli reciprocamente indotti, quelle per orientazione e quelle per induzione sono raggruppate sotto il termine generico di forze di interazione di van der Waals

32 Contributo % delle varie forze di van der Waals al legame intermolecolare
(x10-30 Cm) a (x10-30 m3) Orient. % Disp. Induz. CO 0.40 1.99 99.9 HCl 3.50 2.63 15 81 4 HBr 2.67 3.61 3 94 HI 1.40 5.44 99.5 0.5 NH3 4.87 2.26 45 50 5 H2O 6.17 1.59 77 19

33 Interazioni di VdW e proprietà fisiche
La temperatura di ebollizione è un indice della forze intermolecolari. Tanto esse sono maggiori tanto piu’ il composto tende ad avere alta Teb Dipende dallaPolarizzabilità!

34 Interazioni di VdW e proprietà fisiche
Esse aumentano anche all’aumentare della complessità della molecola

35 CONCETTI Dipolo permanente FORZE INTERMOLECOLARI Dipolo istantaneo
Interazione per orientazione Dipolo indotto Interazione per induzione Polarizzabilità Interazioni di VdW e proprietà fisiche Interazioni di VdW e tabella periodica

36 Legame a idrogeno

37 Legame a ponte di idrogeno
Il legame di idrogeno si instaura fra un atomo di idrogeno legato a un atomo molto elettronegativo e una coppia solitaria dell’atomo molto elettronegativo appartenente a un’altra molecola O H H O H H

38 Legame a ponte di idrogeno

39 Natura elettrostatica?
Legame direzionale Solo con O, N, F, in sistemi biologici anche con S Piu’ forte delle forze di VdW, ma un ordine di grandezza piu’ piccolo dei legami covalenti 20-40 kJ mol-1 Esiste una densità elettronica tra i due atomi, NON è uguale al legame ionico! E’ assimilabile ad un debole legame chimico

40

41