Legami chimici e molto altro

COVALENTE

Si stabilisce tra due o più non metalli (ALTA elettronegatività)

Comporta la condivisione di elettroni da un atomo all'altro

Gli atomi sono tenuti insieme dall'attrazione tra i loro nuclei e gli elettroni condivisi

Più l'energia potenziale è bassa, più è stabile il legame

Es. N-O- H O è una molecola con legami covalenti polari si realizza tra elementi diversi (= con elementi di diversa elettronegatività)

Al contrario, i legami covalenti omeopolari, si possono ottenere solo con atomi uguali (= con elementi di uguale elettronegatività). Es. H (H-H), O (O-O), N (N-N) → gas in aria

È direzionale, lo puoi vedere come una zona dello spazio occupata con un'alta probabilità dagli elettroni condivisi tra due atomi. E' quindi naturale che l'energia non sia più distribuita come una sfera (legame ionico). Ed ecco quindi che il valore dell'energia

cambiare a seconda della direzione che prendi. - Solitamente sono molto forti (ex. Diamante). - Solidi covalenti. METALLICO - Si stabilisce tra metalli → tendenza a perdere elettroni → bassa energia di ionizzazione. - Legame adirezionale. - Solidi metallici. Modello mare di elettroni - Elettroni delocalizzati sull'intero metallo. - Gli atomi del metallo (+) attraggono il mare di elettroni (-), tenendo insieme il legame. - Spiega molte proprietà dei metalli: • Conducono elettricità: gli elettroni in un metallo sono liberi di muoversi, il movimento è corrente elettrica. • Conducono calore: elettroni mobili → disperdono energia termica attraverso il metallo. • Malleabilità: capacità di essere ridotti in lamine piane. • Duttilità: capacità di essere modellati in fili. • Lucentezza. TEORIA DI LEWIS - Il legame chimico è la condivisione (legame covalente) o il trasferimento (legame ionico) di elettroni per

ottenere configurazioni elettroniche stabili per gli atomi che si legano.

La configurazione elettronica più stabile è quella con 8 elettroni nel guscio più esterno (regola dell'ottetto).

Nella struttura di Lewis, gli elettroni di valenza sono punti intorno al simbolo.

Elettroni di valenza: elettroni coinvolti nella formazione di legami chimici. Il numero di elettroni di valenza è uguale al numero del gruppo. Atomi con 8 elettroni di valenza sono stabili, avendo i sotto-livelli s e p pieni. (elio → 2 → anche se si trova nell'8A).

Una coppia di elettroni condivisi si chiama coppia di legame (trattino).

Una coppia attribuita ad un solo atomo, non coinvolta nel legame si chiama coppia solitaria. I suoi elettroni sono elettroni di non legame.

Perché l'acqua è H2O e non H3O?

Perché H2O è più stabile.

Nell'H3O, l'ossigeno avrebbe 9 elettroni (uno in più dell'ottetto).

Legame ionico: la struttura di Lewis di un anione viene in genere scritta tra parentesi quadre con la carica in alto a destra fuori dalla parentesi. (Ex. KCl, NaS).

REGOLE

1. Scrivere la corretta struttura dello scheletro della molecola.

Ex. H₂O → H - O - H (l'ossigeno è l'atomo centrale e i 2 idrogeni sono terminali).

Gli atomi di idrogeno sono sempre terminali.

Elementi più elettronegativi alle estremità.

Elementi meno elettronegativi al centro.

2. Calcola gli elettroni totali

Somma gli elettroni di valenza di ciascun atomo della molecola.

N. Elettroni di valenza = N. Gruppo tavola periodica

3. Distribuire gli elettroni tra gli atomi

Inizia con le coppie di legame.

Procedere con le coppie solitarie sugli atomi all'estremità.

Infine con le coppie solitarie sull'atomo centrale.

4. Forma l'ottetto

Se qualcuno ancora non lo ha formato, crea legami doppi o tripli.

STRUTTURA DI RISONANZA

Ha la stessa formula per lo scheletro

(gli atomi sono nelle stesse posizioni), ma cambia la disposizione degli elettroni. - La struttura reale è chiamata ibrido di risonanza ed è una media delle strutture di risonanza. - La struttura ibrida è l'unica che esiste nella realtà, le strutture di risonanza non esistono. Radicali liberi → elettroni dispari (Ex. NO non riesce a formare l'ottetto in nessuno dei 2 atomi). Instabili, reattivi. POLARITÀ DEL LEGAME - Il grado di polarità di un legame chimico dipende dalla differenza di elettronegatività fra i due elementi legati. - Maggiore è la differenza di elettronegatività, più polare è il legame. Legame covalente non polare (puro) - Se è presente un'uguale (o piccola) differenza di elettronegatività. - Gli elettroni sono condivisi equamente. - Ex. Molecola del cloro (Cl2) → 2 atomi di Cl con uguale elettronegatività. Legame ionico - Se è presente una grande differenza.di VSEPR si concentra solo sulle repulsioni tra i gruppi di elettroni.- La geometria molecolare viene determinata dalla disposizione spaziale dei gruppi di elettroni intorno all'atomo centrale.- La geometria molecolare influisce sulle proprietà fisiche e chimiche delle molecole.- Ad esempio, una molecola con una geometria lineare avrà una polarità diversa da una molecola con una geometria tetraedrica.- La teoria VSEPR è ampiamente utilizzata per prevedere la geometria molecolare e la polarità delle molecole.

VSEPR si concentra sulle repulsioni. Le repulsioni tra i gruppi di elettroni sugli atomi interni di una molecola determinano la geometria della molecola. La geometria perfetta è quella in cui i gruppi di elettroni sono alla massima distanza e quindi hanno una minore energia di repulsione.

GEOMETRIA LINEARE

2 gruppi di elettroni attorno all'atomo centrale (Ex. BeCl₂).

La geometria della molecola è determinata dalla repulsione di questi due gruppi di elettroni.

Questi elettroni possono raggiungere la massima distanza formando un angolo di 180°.

La molecola è lineare e bidimensionale.

GEOMETRIA TRIGONALE PLANARE

3 gruppi di elettroni attorno all'atomo centrale (Ex. BF₃).

I 3 gruppi possono massimizzare la loro distanza ponendosi in un piano con un angolo di 120°.

La geometria è bidimensionale.

GEOMETRIA TETRAEDRICA

4 gruppi di elettroni attorno all'atomo centrale.

Angolo di 109.5°.

La geometria è tridimensionale.

Ex. CH₄.

Quando si scrive la formula di struttura di Lewis...

del metano su carta, può sembrare che la geometria sia quadrato planare (con angoli di legame di 90°). In realtà, quando viene disegnata in 3D la geometria è tetraedrica poiché i gruppi di elettroni possono disporsi più lontani. GEOMETRIA BIPIRAMIDALE TRIGONALE - 5 gruppi di elettroni attorno al nucleo centrale. - 3 gruppi sono posizionati sul piano nella configurazione tribunale planare (120°) → posizione equatoriale. - 2 gruppi sono posizionati sopra e sotto il piano (90°) → posizione assiale. - Tridimensionale. - Esempio: PCl5 GEOMETRIA OTTAEDRICA - 6 gruppi di elettroni attorno al nucleo centrale. - 4 gruppi su un piano. - 5° gruppo sopra al piano. - 6° gruppo sotto al piano. - Tridimensionale. - 90°. - Esempio: SF6 TEORIA DEL LEGAME DI VALENZA - Gli elettroni di legame non sono più localizzati in un atomo o nell'altro, ma si trovano in una zona compresa tra i 2 atomi. - Gli orbitali atomici si sovrappongono. - Un legame chimico.

è la sovrapposizione di 2 orbitali che contengono insieme 2 elettroni. - Maggiore è la sovrapposizione, più forte è il legame e più bassa è l’energia. - La sovrapposizione frontale avviene tra due orbitali atomici che si sovrappongono nelladirezione dell’asse congiungente i due nuclei. L’asse che lega il nucleo di un atomo con quellodell’altro (asse internucleare). In questo caso si forma un legame σ, che è un legame molto forte. - La sovrapposizione laterale avviene tra due orbitali p paralleli e porta alla formazione di unlegame π. Questo tipo di legame si forma tra i lobi dei due orbitali p ed è perpendicolare alpiano dove giacciono i due nuclei. Sono più deboli dei legami sigma poiché la sovrapposizionelaterale degli orbitali tende ad essere meno efficiente. È più facile romperlo. - Due atomi possono formare solo un legame sigma. - Un legame semplice è un legame

sigma.- Un legame doppio consiste di un legame sigma ed un legame pi greco.

- Un legame triplo consiste di un legame sigma e 2 legami pi greco.

METANO- PREVISIONE TEORICA: Il carbonio ha solo 2 orbitali parzialmente occupati e dovrebbe formare solo 2 legami con 2 atomi di idrogeno → CH → angolo di legame 90° (sarebbe 2l’angolo tra i 2 orbitali p).

- REALTÀ: CH è il composto stabile! → struttura tetraedrica (109.5°).

4- Il carbonio forma legami con 4 atomi di idrogeno, non 2!

- Gli angoli di legami sono molto più grandi dell’angolo tra 2 orbitali p!

- La teoria del legame di valenza spiega il legame in CH introducendo un nuovo concetto: 4l’ibridazione degli orbitali.

IBRIDAZIONE- È una procedura matematica in cui gli orbitali atomici standard sono combinati per formare nuovi orbitali atomici, chiamati orbitali ibridi.

- Gli orbitali ibridi sono il prodotto del mescolamento di 2 o più orbitali atomici standard.

orbitali ibridi minimizzano l'energia di una molecola massimizzando la sovrapposizione degli orbitali in un legame.

L'ibridazione non è a costo zero. Questa si verifica solo se il guadagno energetico nella formazione del legame è grande.

Più un atomo forma legami, maggiore è la tendenza dei suoi orbitali ad ibridizzarsi.

Atomi centrali o interni → formano la maggior parte dei legami → + tendenza ad ibridizzarsi.

Atomi terminali → formano il minor numero di legami → - tendenza ad ibridizzarsi.

È particolarmente importante nel carbonio, che tende a formare 4 legami nei suoi composti e perciò si ibridizza sempre.

1. Il numero totale di orbitali è