Ilaaa96
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Concetti Chiave

  • L'azoto nella molecola HNO3 forma legami con tre ossigeni, utilizzando un doppio legame, un legame semplice e un legame dativo, conferendo alla molecola una struttura triangolare planare.
  • Secondo la teoria VSEPR, gli angoli attorno all'azoto sono di circa 120°, con variazioni dovute alla repulsione del doppietto elettronico non legante.
  • L'ibridazione sp2 dell'azoto giustifica la geometria planare, combinando l'orbitale s con due orbitali p, lasciando un orbitale pz non ibridato per formare legami π.
  • Il legame σ avviene negli orbitali sp2, mentre il legame π si forma tra l'orbitale pz non ibridato dell'azoto e un orbitale pz dell'ossigeno.
  • La scissione eterolitica del legame tra l'ossigeno e l'azoto permette la formazione di uno ione OH- e un catione NO2+, a causa dell'elettronegatività superiore dell'ossigeno rispetto all'azoto.

Se invece che l’idrogeno avessimo preso per esempio uno ione HNO3 (acido nitrico), che può liberare un OH- e mi rimane NO2+. Come molecola HNO3 (si parte dalla geometria molecolare), se guardiamo la struttura secondo Lewis è questa: l’azoto ha 5 elettroni esterni, l’ossigeno ne ha 6, l’azoto forma un doppio legame con un ossigeno, poi forma un legame semplice con un altro ossigeno (che però resta con un elettrone spaiato e lo completa con un idrogeno, metto il triangolino) e infine l’azoto ha ancora questo doppietto non di legame con cui può fare un legame dativo e agganciare un terzo ossigeno. Lewis dice questo. La VSEPR dice che c’è un doppietto di non legame che poi fa legame dativo con un ossigeno, e poi ci sono altre due posizioni, quindi gli angoli all’azoto sono angoli di circa 120°, in realtà questi due qua sono un po’ maggiori di 120° perché il doppietto tutto intero respinge il +, e quest’angolo qui è un po’ meno di 120° perché è costretto a chiudersi un pochino a causa della repulsione del doppietto intero. E qui c’è poi ancora un idrogeno legato a un ossigeno. Quindi è una molecola triangolare planare in approssimazione, ma in realtà è un triangolo non equilatero. La teoria di Lewis dunque ci dice quali sono i legami, la VSEPR dice qual è la geometria molecolare, ed è piana triangolare triangolo piuttosto isoscele piuttosto che equilatero. La teoria VB ci dice ancora qualcosa, e ci dice che per fare questo tipo di legami l’azoto deve aver ibridato i suoi orbitali, cioè l’azoto con numero atomico 7, ha 5 elettroni esterni che dovrebbero essere distribuiti 2 sull’orbitale sferico che è pieno e 3 uno per ciascuno orbitale p. Ma questa configurazione di partenza dove c’è l’orbitale sferico pieno e i 3 orbitali p semivacanti non giustifichiamo una geometria triangolare. Per giustificarla dobbiamo prendere questi orbitali e ibridarli, cioè dobbiamo una ibridizzazione sp2 e un pz non ibridato. Qui non c’è promozione elettronica, gli elettroni non si spostano. Prendiamo l’orbitale sferico e i tre orbitali p a clessidra e da questa struttura qua arriviamo ad avere angoli grossomodo di 120°. Per farlo ci serve una ibridazione sp2, cioè si ibridano l’orbitale sferico con due orbitali p e vengono fuori 3 ibridi che hanno un grosso lobo quasi sferico con un piccolo codino, questi 3 orbitali ibridi stanno a 120° tra loro. Poi questo è pieno di elettroni mentre gli altri due no e hanno un elettrone ciascuno, perciò questo qui respinge gli altri un po’ di più e gli angoli non sono più di 120° ma variano un pochino. Questi sono gli ibridi sp2, mi restano il pz non ibridato perpendicolare al piano su cui si è creato il triangolo. Questo orbitale pz non ibridato reagirà con un orbitale pz dell’ossigeno e farà il legame p greca, cioè si uniranno i due lobi sotto e i due lobi sopra e si formerà il legame p greca. Il legame sigma è nell’sp2. Geometria triangolare planare dell’azoto che lega col doppio legame un ossigeno, il legame p greca è sullo stesso asse del legame sigma qui affiancato, l’altro ossigeno è legato di qua e finisce di completare l’ottetto con l’idrogeno. Fatto tutto questo alla fine qua si può fare il legame dativo con un terzo ossigeno quassù. Adesso cosa succede? Che questo ossigeno che ha l’idrogeno può effettuare una scissione eterolitica del suo legame con l’azoto. Quindi l’ossigeno ha già l’idrogeno, ha questo doppietto in comune con l’azoto, lo spezza in modo eterolitico, quindi questo OH viene via come OH-. Quindi questo doppietto viene catturato tutto dall’ossigeno che è più elettronegativo dell’azoto. Ecco che la mia molecola HNO3 in qualche raro caso come questo può scindersi in un OH- e un gruppo NO2 che ha carica +. Quindi questo è ione + perché c’è lacuna elettronica dell’azoto.

Domande da interrogazione

  1. Qual è la struttura molecolare dell'acido nitrico (HNO3) secondo la teoria di Lewis?
  2. Secondo la teoria di Lewis, l'acido nitrico (HNO3) ha un azoto che forma un doppio legame con un ossigeno, un legame semplice con un altro ossigeno (che si completa con un idrogeno) e un legame dativo con un terzo ossigeno.

  3. Come descrive la teoria VSEPR la geometria molecolare dell'HNO3?
  4. La teoria VSEPR descrive la geometria molecolare dell'HNO3 come triangolare planare, con angoli di circa 120°, leggermente modificati dalla repulsione del doppietto elettronico non di legame.

  5. Qual è il ruolo dell'ibridazione degli orbitali dell'azoto nella formazione dei legami in HNO3?
  6. L'azoto in HNO3 subisce un'ibridazione sp2 per formare legami, utilizzando un orbitale pz non ibridato per creare un legame π con l'ossigeno, mentre i legami σ sono formati dagli orbitali ibridi sp2.

  7. Cosa accade durante la scissione eterolitica del legame tra ossigeno e azoto in HNO3?
  8. Durante la scissione eterolitica, l'ossigeno, essendo più elettronegativo, cattura il doppietto elettronico, formando un ione OH- e lasciando un gruppo NO2+.

  9. Perché il gruppo NO2 risultante dalla scissione ha una carica positiva?
  10. Il gruppo NO2 ha una carica positiva perché l'azoto perde un doppietto elettronico, creando una lacuna elettronica che conferisce la carica positiva.

Domande e risposte

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