Legame covalente e forma delle molecole - Schemi riassuntivi di Chimica organica

Per un gran numero di molecole e ioni non è possibile scrivere una sola

struttura di Lewis che ne fornisca una rappresentazione accurata.

La teoria della risonanza afferma che molte molecole e molti ioni sono

descritti correttamente mediante due o più strutture di Lewis che

contribuiscono a rappresentare la reale struttura della molecola o dello ione.

Per mostrare che la reale molecola o ione è un ibrido di risonanza delle

varie strutture limite di risonanza, queste vengono interconnesse da frecce a

doppia punta.

L’unica differenza che si ha tra strutture limite di risonanza riguarda la

ridistribuzione degli e- di valenza. I chimici, per mostrare come avviene

questa ridistribuzione usano il simbolo della freccia curva che parte dalla

coppia di e- che si deve spostare e va a finire o sull’atomo adiacente o sul

legame adiacente.

Cos’è il modello di sovrapposizione degli orbitali per il legame

covalente?

Tutti gli orbitali s hanno una forma sferica, dove al centro della sfera è

localizzato il nucleo. La sfera che rappresenta l’orbitale 1s è la più piccola,

l’orbitale 2s è rappresentato da una sfera un po’ più grande e l’orbitale 3s ha

un raggio di sfera ancora più grande.

Ciascun orbitale 2p consiste di due lobi sistemati su un asse con il nucleo

posto al centro. I 3 orbitali 2p sono perpendicolari tra loro e sono denominati

2p , 2p e 2p .

x y z

Un legame covalente si forma quando una porzione di un orbitale atomico di

un atomo si sovrappone a una porzione di un orbitale atomico di un altro

atomo. Quando due atomi di H, per esempio, si avvicinano per formare la

molecola di H , i loro rispettivi orbitali atomici 1s si sovrappongono per

2

formare un legame covalente sigma.

Un legame sigma è un legame covalente in cui la sovrapposizione degli

orbitali ha luogo lungo l’asse che unisce i due nuclei.

La formazione di legami covalenti tra elementi del secondo periodo presenta

un problema in quanto quando formano legami covalenti, questi elementi,

usano orbitali 2s e 2p. I 3 orbitali atomici 2p formano angoli di 90° l’uno

rispetto agli altri. Tuttavia angoli di legame di 90° sono raramente presenti

nelle molecole organiche, sono più comuni angoli di legame:

- In caso di legame semplice = 109,5°

- In caso di legame doppio = 120°

- In caso di legame triplo = 180°

Per spiegare questi angoli di legame Pauling propose che gli orbitali atomici

si combinino per formare nuovi orbitali chiamati orbitali ibridi.

Il numero di orbitali ibridi che si formano è sempre uguale al numero di orbitali

atomici che si combinano. Gli elementi del secondo periodo formano 3 tipi di

3 2

orbitali ibridi: sp , sp o sp, ciascuno dei quali può contenere al massimo 2e. I

numeri in apice indicano quanti orbitai atomici si sono combinati per formare

gli orbitali ibridi. → la combinazione di un

3

Orbitali sp : angoli di legame di c.a 109,5°

orbitale atomico 2s e 3 orbitali atomici 2p porta alla formazione di 4 orbitali

3

ibridi sp . Gli orbitali sono disposti secondo una geometria tetraedrica.

→ la combinazione di 1

2 : angoli di legame di c.a 120°

Orbitali ibridi sp 2

.

orbitale atomico 2s e 2 orbitali atomici 2p produce 3 orbitali ibridi sp

2

Gli elementi del 2° periodo usano orbitali ibridi sp per formare legami doppi.

Nell’etilene ad esempio si forma un legame sigma C-C, ciascun C forma

anche legami sigma con 2 H, mentre i restanti 2 orbitali 2p si trovano ad

essere paralleli tra loro e si sovrappongono sopra e sotto il piano per formare

un legame pi greco.

Un legame pi greco è un legame covalente che si forma per la

sovrapposizione di orbitali p paralleli. A causa del minor grado di

degli orbitali formanti il legame π

sovrapposizione rispetto a quelli formanti il

legame σ, i legami π sono più deboli dei legami σ.