Concetti Chiave
- La teoria VSEPR, introdotta nel 1957 da Gilliespie, descrive la disposizione geometrica degli atomi in base alla repulsione delle coppie di elettroni nel guscio di valenza.
- La forma della molecola dipende dal numero di coppie di elettroni di valenza attorno all'atomo centrale, con geometrie che variano da lineare a ottaedrica.
- Le coppie elettroniche libere, non condivise, influenzano la geometria molecolare riducendo gli angoli di legame a causa della loro maggiore repulsione rispetto alle coppie condivise.
- Una molecola con un doppietto libero avrà una forma piramidale triangolare, mentre con tre coppie elettroniche libere la forma sarà piegata.
- Nei legami covalenti multipli, come doppi o tripli, si considerano equivalenti a un legame singolo nella determinazione della geometria molecolare.
Nel 1957, il chimico Gilliespie definisce la teoria VSEPR (Valence Shell Electron-Pair Repulsion), che permette di conoscere la disposizione geometrica degli atomi di una molecola nello spazio dalla formula di struttura di Lewis. La sigla sta a significare “teoria della repulsione delle coppie di elettroni nel guscio di valenza”, dal momento che si basa sul fatto che le coppie di elettroni esterni tendano a respingersi reciprocamente, data la loro uguale carica.
Postulati della teoria VSEPR
I postulati di questa teoria sono che:
- La disposizione degli atomi di una molecola dispende dal numero di coppie di elettroni di valenza che circondano l’atomo centrale;
- Dato che le coppie di elettroni si respingono, dato che hanno la stessa carica negativa, si dispongono il più lontano possibile l’una dall’altra.
A seconda del numero di coppie elettroniche che si dispongono attorno all’atomo centrale abbiamo che:
- Due coppie elettroniche la forma sarà lineare, con gli angoli di legame di 180°.
- Tre coppie elettroniche la forma sarà triangolare planare, con angoli di 120°.
- Quattro coppie elettroniche la forma sarà tetraedrica, con angoli di 109,5°.
- Cinque coppie elettroniche la forma sarà trigonale bipiramidale, e con otto sarà ottaedrica.
Influenza delle coppie solitarie
La cosa però cambia quando attorno all’atomo centrale sono presenti anche coppie elettroniche libere, ovvero non condivise, le cosiddette coppie solitarie. Queste sono soggette solo all’attrazione del nucleo centrale, non sono condivise con nessun altro atomo, pertanto, risulteranno più vicine all’atomo centrale. Pertanto, la repulsione che provocheranno sulle altre coppie di legame sarà maggiore, e quest’ultime dovranno necessariamente avvicinarsi tra loro, riducendo l’angolo di legame. Quindi, la repulsione tra una coppia di elettroni libera e una condivisa è maggiore della repulsione tra due coppie condivise, ma a sua volta questa è minore della repulsione tra due coppie elettroniche libere.
Effetti delle coppie elettroniche libere
Se la molecola presenta un solo doppietto libero, la forma sarà piramidale triangolare, con angoli di legame di 107,3°; se le coppie elettroniche libere sono tre, sarà piegata con angoli di 104,5°.
Quando si parla della forma della molecola, nel caso di legami covalenti multipli, quindi doppi o tripli, essi valgono quanto un legame singolo
Domande da interrogazione
- Qual è il principio fondamentale della teoria VSEPR?
- Come influiscono le coppie elettroniche libere sulla geometria molecolare?
- Quali sono le forme geometriche associate al numero di coppie elettroniche attorno all'atomo centrale?
La teoria VSEPR si basa sul principio che le coppie di elettroni di valenza si respingono reciprocamente a causa della loro uguale carica negativa, determinando così la disposizione geometrica degli atomi in una molecola (Gilliespie, 1957).
Le coppie elettroniche libere, essendo attratte solo dal nucleo centrale e non condivise, esercitano una maggiore repulsione sulle coppie di legame, riducendo gli angoli di legame e alterando la forma della molecola (ad esempio, una molecola con un doppietto libero avrà una forma piramidale triangolare).
A seconda del numero di coppie elettroniche, le forme geometriche variano: due coppie danno una forma lineare, tre coppie una triangolare planare, quattro coppie una tetraedrica, cinque coppie una trigonale bipiramidale e otto coppie un'ottaedrica.
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