Appunti integrati di Chimica generale

Struttura del carbonato

Nel ione carbonato, il carbonio non rispetta l'ottetto, quindi viene messa in condivisione una coppia di elettroni da un ossigeno, ma non posso dire con certezza quale ossigeno, dato che ce ne sono tre. Le lunghezze dei legami sono più corte di un legame singolo, ma più lunghe di un legame doppio.

Altre strutture di risonanza sono il doppietto O=C=O e il benzene C6H6. Il benzene è un ibrido di risonanza, tutti i legami hanno un parziale carattere di doppio legame. Gli orbitali p del carbonio sono i responsabili del doppio legame, e si dispongono perpendicolarmente al piano della molecola, formando così un unico orbitale sopra e sotto il piano.

Eccezioni alla regola dell'ottetto:

• Ottetto incompleto: alcuni atomi possono non completare l'ottetto, come il berillio (Be) e il boro (B).
• In BF3, l'ottetto viene completato dal fluoro, ma non dal boro. Mettendo un doppio legame, la carica formale sul boro sarebbe negativa.

Geometria molecolare e l'ibridazione degli orbitali atomici. La teoria VSEPR prevede la geometria delle molecole basandosi sulle repulsioni elettrostatiche tra coppie di elettroni: gli atomi si dispongono in modo che le forze di repulsione siano minime.

1. Atomo centrale: se ne cercano le coppie solitarie
2. Atomo centrale privo di coppie solitarie:
   • A B- 0 coppie solitarie, 2 atomi legati all'atomo centrale: geometria lineare, 180°
   • 2A B- 0 coppie solitarie, 3 atomi legati all'atomo centrale: geometria trigonale planare, 120°
   • A B- 0 coppie solitarie, 4 atomi legati all'atomo centrale: geometria tetraedrica, con angoli di 109,5°. È la struttura di molecole come il metano.
3. In generale le molecole con il carbonio come atomo centrale formano geometrie del tipo (2<x<4).
4. A B- 0 coppie solitarie, 5 atomi legati all'atomo centrale. Succede con atomi che possono espandere l'ottetto. Geometria trigonale bipiramidale: 90°

120° allaPClbase di una piramide. Il pentacloruro di fosforo :5A B- , l’ultima classe, l’atomo centrale può arrivare a una massimo di 6 elettroni legati.6Geometria ottaedrica, è una doppia piramide a base quadrata con 90° fra ogni atomo.3. L’atomo centrale possiede una o più coppie solitarie. Si instaurano repulsioni fra [coppie dilegame - coppie di legame], [coppie solitarie- coppie di legame] e [coppia solitaria - coppiasolitaria], in ordine di intensità crescente. Le coppie di non legame occupano uno spazioA B E m + n stericomaggiore. Le classi di molecole sono del tipo dove la somma di (numeron mNS) fa ricondurre alla geometria molecolare di molecole con atomo centrale privo di elettroni.A B E A B- , si riconduce a : 2 atomi legati all’atomo centrale, 1 coppia solitaria:2 3geometria molecolare angolare, disposizione coppie elettroniche trigonale planare.A B E A B- , si riconduce a : 3 atomi legati all’atomo centrale,

1 coppia solitaria.3 4Geometria molecolare trigonale piramidale, disposizione coppie elettronichetetraedrica.A B E A B- , si riconduce a : 2 atomi legati all'atomo centrale, 2 coppie solitarie.

Geometria2 2 4 H Omolecolare angolare, disposizione coppie elettroniche tetraedrica. appartiene a2questa classe.A B E A B- , si riconduce a : 4 atomi legati all'atomo centrale, 1 coppia solitaria.

4 5Geometria molecolare tetraedro distorto, disposizione coppie elettroniche trigonalebipiramidale.A B E A B- , si riconduce a : 3 atomi legati all'atomo centrale, 2 coppie solitarie.

3 2 5Geometria molecolare "forma a T", disposizione delle coppie elettroniche trigonalebipiramidale.A B E A B- , si riconduce a : 2 atomi legati all'atomo centrale, 3 coppie solitarie.

2 3 5Geometria molecolare lineare, disposizione delle coppie elettroniche trigonalebipiramidale.A B E A B- , si riconduce a : 5 atomi legati all'atomo centrale, 1 coppia solitaria.

5 6Geometria

molecolare quadrato piramidale, disposizione delle coppie di elettroni ottaedrica.A B E A B- , si riconduce a : 4 atomi legati all'atomo centrale, 2 coppie solitarie. Geometria4 2 6molecolare quadrato planare, disposizione delle coppie elettroniche ottaedrica.Geometria di molecole con più di un atomo centrale:CH OHmetanoloIl ha due atomi centrali, C e O.3 A BAttorno al carbonio ci sono 4 gruppi, quindi è al centro di un tetraedro (classe ),4Chiara MasseiChimica Generale Prof. Celia Duce AA 2020/2021l'ossigeno è legato a due gruppi con due coppie solitarie, quindi la sua porzione di molecolaricorda la struttura dell'acqua, con angolo di 105°proteine,Le molecole più grandi, come le hanno strutture molto complesse,ma tutte derivanti dalle strutture semplici. Gli atomi del gruppo CONgiacciono tutti sullo stesso piano. Questi piani possono ruotare rispetto alcarbonio alfa, e tali rotazioni permetto al lamento proteico di avvolgersi su se

Il momento di dipolo di una molecola biatomica esprime il grado di polarità di una molecola. È dato dal prodotto della carica presente ai due estremi di un dipolo per la distanza tra le cariche: μ = Q * r. Dipende dal fatto che i due atomi abbiano diversa e.n., e quindi vi è una diversa distribuzione di cariche; due atomi uguali, quindi con ΔE = 0, la distribuzione di cariche è simmetrica, quindi la molecola avrà momento dipolare nullo e si dice apolare. Le molecole (HCl, HF, CO) sono formate da due atomi con ΔE = 0, quindi la distribuzione degli elettroni è asimmetrica: un atomo assumerà una carica positiva parziale e l'altro una carica negativa parziale. Le molecole polari si orienteranno una rispetto all'altra con poli positivi verso i poli negativi e, in presenza di un campo magnetico, si orienteranno verso i poli di questo. Tre o più

atomi,Quando ci sono lapresenza del momento di dipolo,polaritàdipende anche dalla del singologeometrialegame ma anche dallamolecolare. Si può vedere come unasomma di vettori, orientativerso l’atomo più elettronegativo.Quando la somme dei vettori è nulla, la molecola è apolare.BF non è polare, i tre momenti dipolo di legame si annullano a vicenda.3La mappa dei potenziali elettrostatici mostra una distribuzione simmetrica della densitàelettronica.CH Cl è una molecola polare, i momenti di dipolo non si annullano a2 2vicenda, anzi, si sommano vettorialmente.La mappa dei potenziali elettrostatici mostra una distribuzione asimmetrica delladensità elettronica.La teoria VSEPR spiega come si dispongono i legami nello spazio, ma non spiega il Inoltreperché.non tiene conto dei doppi legami, della lunghezza di legame e le energie di dissociazione dilegame:H2 vengono sovrapposti due orbitali 1s, 74 pm, 436,4 kJ/mol.F2

Vengono sovrapposti due orbitali 2p, 142 pm, 150,6 kJ/mol. Teoria del legame di valenza (VB). Bisogna quindi passare a teorie quanto-meccaniche: la La teoria del legame di valenza dice che i legami sono formati dalla condivisione di elettroni, ottenuta mediante la sovrapposizione di orbitali elettronici. Quando l'energia potenziale del legame è minima, si ha una formazione di legame.

NH₃ - Ammoniaca

32 2 3

1s² 2s² 2p³

N - 1s² 2s² 2p³

H - 1s¹

Si può pensare alla sovrapposizione di tre orbitali p con 3 orbitali s. Gli orbitali p sono perpendicolari uno rispetto all'altro, quindi mi aspetterei un angolo di 90°. In realtà l'angolo è circa 107°.

Gli orbitali dell'atomo di azoto subiscono un fenomeno, l'ibridazione, ovvero il mescolamento di due o più orbitali atomici a formare un nuovo set di orbitali. Esistono infatti atomi capaci di formare legami covalenti pur non avendo elettroni liberi (2Be - 2s), oppure capaci di formarne di più.

detta tetraedrica.2NH 2s, l'azoto ha con gurazione elettronica 3 3 2 p: si formano 4 orbitali ibridi, con una coppia elettronica solitaria e tre coppie di legame. Il carbonio appartiene al 4° 2 2 s 2 p gruppo, quindi avrei solo due elettroni spaiati nell'orbitale p. Il carbonio CH riesce a fare solo quattro legami ( ).