Rappresentazione di una molecola nello spazio

Ibridizzazioni e strutture organiche

Ibridizzazione indica il mescolamento dell'orbitale s e degli orbitali p (n = 1,2,3).

La forma delle molecole dipende dalla disposizione degli atomi al fine di ottenere la massima stabilità strutturale. Ciò avviene attraverso:

1. Una distanza di legame ottimale
2. Un angolo di legame specifico

Sono massimizzate:

1. La sovrapposizione tra gli orbitali del legame
2. La distanza tra i legami atomici
3. La distanza tra orbitali pieni di legame e di non legame

L'ibridizzazione permette di formare il massimo numero di legami energeticamente stabili e di posizionarli in modo spazialmente stabile.

La polarità è una proprietà delle molecole in cui una molecola (detta polare) presenta una carica parziale positiva su una parte della molecola e una carica parziale negativa sulla parte opposta. I legami covalenti in tutte le molecole polari sono polarizzati.

molecole biatomiche omonucleari sono non polari, mentre sonopolari i legami covalenti in tutte le molecole biatomiche eteronucleari.

I legami covalenti eteronucleari addensano la carica elettronica del legame sull'atomo più elettronegativo; l'elettronegatività è il parametro di riferimento utilizzato per valutare l'effettivo trasferimento di carica elettronica fra atomi legati. Le molecole, a seconda della loro geometria e composizione, assumono una determinata polarità (momento di dipolo, m, Debye)

Es: fluoruro di idrogeno HF, un composto covalente che è presente sotto forma di fas atemperatura ambiente.

L'elettonegatività dell'idrogeno è 2.1 mentre quella del fluoro è 4.0; l'atomo di F con più elevata elettronegatività, attira la coppia di elettroni condivisa in maniera più forte rispetto all'atomo di H:

La densità elettronica è distorta nella

direzione dell'atomo di F, più elettronegativo; questo piccolo spostamento di densità elettronica fa sì che sull'H si concentri una carica positiva. Quindi, la ripartizione disuguale degli elettroni fra due atomi con diversa elettronegatività dà origine ad un legame polare; nel caso di molecole di atomiche eteronucleari, questa polarità del legame rende polare la molecola, la quale si comporterà come un dipolo (ossia una molecola che presenta una distribuzione non uniforme di carica elettrica). Il modello VSEPR (teoria della repulsione delle coppie elettroniche dello strato di valenza) Devono essere considerati tutti i gruppi di elettroni dello strato di valenza sull'atomo centrale; i gruppi di elettroni dello strato di valenza sull'atomo centrale si respingono tra loro. Sono disposti attorno all'atomo centrale (un qualunque atomo legato a più di un altro atomo) in maniera che le repulsioni fra loro siano le

più piccole possibili. Ciò porta alla massima separazione delle regioni ad elevata densità elettronica attorno all’atomo centrale.

• Ciascun atomo legato è contato come una regione ad elevata densità elettronica, a prescindere dal fatto che il legame sia singolo, doppio o triplo
• Ciascuna coppia non condivisa di elettroni dello strato di valenza sull’atomo centrale è contata come una regione ad elevata densità elettronica.

Secondo la teoria VSEPR la molecola o lo ione hanno massima stabilità quando le regioni ad elevata densità elettronica sull’atomo centrale stanno alla massima distanza tra loro. La disposizione di queste regioni ad elevata densità elettronica attorno all’atomo centrale viene chiamata geometria elettronica dell’atomo centrale.

Sostanzialmente, questo modello prevede che gli elettroni dei doppietti nello strato di valenza non impiegati in legami tendano a massimizzare le

loro repulsioni (essendo concentratiessenzialmente sugli atomi di appartenenza, invece che diffusilungo una congiungente di legame).Pertanto, la loro presenza provoca la distorsione delle geometriestrutturali della molecola, in modo da distanziare massimamente idoppietti, minimizzando le loro repulsioni elettrostaticheinterelettroniche.

La chimica organica del carbonio

Il carbonio è chimicamente tetravalente; le suestrutture risultanti dalla formazione di composticovalenti con l'idrogeno sono alla base della chimicaorganica.

Le molecole organiche sono lineari, planari otridimensionali, a seconda dell'ibridazione delcarbonio e della presenza di instaurazioni (doppio etriplo legame tra atomi di C).

La Risonanza

In chimica si ha una risonanza quando più formule concorrono a definire la vera struttura di unamolecola (viene simbolizzata con una freccia a due punte).Una struttura chimica può far risuonare i suoi legami su differenti possibili configurazioni

dilegame quando queste sono fra loro equivalenti:Il più celebre esempio di risonanza chimica di legame è quello della molecola organica delbenzene (proposto da A. Kekulé):La struttura del benzene non è infatti quella di un ipotetico "cicloesatriene"con singoli e doppi legami alternati lungo l'anello. L'anello del benzene hala forma di un esagono regolare e distanze di legame intermedie tra quelletipiche di un legame singolo C-C ed un legame doppio C=C che nonoscillano nel tempo. La vera struttura del benzene si pone a metà stradatra le due possibili formule cicliche a legami singoli e doppi alternati; sidice pertanto che è un ibrido di risonanza tra le due formule limite.L’espansione dell’ottettoTalvolta, per elementi non-metallici del blocco p (3°,4°,5° periodo), legati ad elementimaggiormente elettronegatività (ad esempio S,P,Cl in H2SO4, PF6, HClO4) è possibile formarelegami

Risultanti dalla promozione di alcuni elettroni negli orbitali dello strato successivo: —> in altre parole, gli elementi a partire dal terzo periodo, analogamente ai metalli di transizione, possono sfruttare gli orbitali d espandendo anche loro l'ottetto.

A partire dal Sodio, gli elementi possono avere una convenienza energetica a determinare l'espansione dell'ottetto, andando a promuovere degli elettroni dal loro strato di frontiera su orbitali del guscio successivo aumentando il numero di legami che possono formare.

Si possono pertanto verificare incrementi del n° di valenze, anche di gas nobili.