Il legame covalente
Premessa all’ibridazione
Molecola CH2
Atomo C: (He) 2s22p2
2s
x y
z
2px
2py
2pz
Atomo H: 1s
1s 1s
2s 2p
H C H
NON ESISTE!
Il legame covalente
Teoria dell’ibridazione
L’efficacia di un legame è proporzionale alla entità di sovrapposizione degli orbitali di valenza
La stabilità di una molecola è legata alla minimizzazione delle repulsioni tra i doppietti elettronici
IBRIDAZIONE: rimescolamento di orbitali che permette all’atomo di formare legami più efficaci attraverso:
• una più estesa sovrapposizione di orbitali
• un’ottimale minimizzazione delle repulsioni fra i doppietti
Il legame covalente
Teoria dell’ibridazione
operazione matematica sulle funzioni d’onda orbitaliche
combinazione lineare di funzioni d’onda opportune* di un atomo; il peso**di ciascuna funzione d’onda è indicato dal suo coefficiente
consente di ottenere un numero di nuovi orbitali pari a quello di partenza
i nuovi orbitali sono detti orbitali ibridi
gli orbitali ibridi sono isoenergetici. La somma delle energie degli orbitali atomici è uguale alla somma delle energie dei nuovi orbitali ibridi
gli elettroni si ridistribuiscono negli orbitali ibridi in base alla regola di Pauli e al principio di Hund* quelle relative ad orbitali esterni con contenuto di energia simile
** contributo della funzione d’onda alla descrizione della molecola
Il legame covalente
Teoria del legame di valenza: CH
4Molecola CH4 Atomo H: 1s
1s 1s
sp3
x y
z
C*: (He) 2s12p3
2s 2p
Ibridazione sp3
H
H H
H C C: (He) 2s22p2
2s 2p
H
L’ibridazione sp 3
L’ibridazione sp 2
L’ibridazione sp
L’ibridazione sp 3 d e sp 3 d 2
Formule di struttura
[AX x Y y ] z
A atomo centrale
X qualsiasi atomo (o gruppo) monovalente (H, F, Cl, Br, I, OH...) x numero di atomi di tipo X
Y qualsiasi atomo divalente (O, S...) y numero di atomi di tipo Y
z eventuale carica ionica presa con il suo segno
2
z x
dd N
Formule di struttura
2
z x
dd N
Numero di doppietti direzionati
dd = 2 sp
Ibridazione dell’atomo centrale
dd = 3 sp
2dd = 4 sp
3dd = 5 sp
3d
dd = 6 sp
3d
2Formule di struttura
Formule di struttura
Principio di elettroneutralità di Pauling
“una molecola è tanto più stabile quanto minore è la separazione di carica”
Per abbassare la separazione di carica è
possibile scrivere delle formule di struttura in
cui le posizioni dei nuclei rimangono immutate,
e varia la distribuzione degli elettroni.
Formule di struttura
Attribuzione della carica formale a ciascun atomo:
La carica formale è la differenza tra il numero di elettroni di valenza dell’atomo considerato e il numero di elettroni che intorno ad esso rimangono dopo aver equamente condivisi tra ogni coppia di atomi legati tutti gli elettroni di valenza
Il numero dei doppietti di non legame (lone pairs) è dato dalla differenza tra il numero dei doppietti totali e quello dei doppietti direzionati.
Il numero degli elettroni totali è dato dalla somma degli elettroni di valenza cui va eventualmente sommato o sottratto il valore della carica della specie.
Formule di struttura
risonanza
Le formule di struttura in cui le posizioni dei nuclei rimangono immutate e varia la distribuzione degli
elettroni si dicono
“formule di risonanza”
la molecola è descritta come l’insieme (ibrido) di tutte le
possibili formule di risonanza e la sua energia è minore
dell’energia di ciascuna possibile formula di risonanza.
Risonanza
CO
2C O
O
C O
O
2+
-
-
C
O O
+
