Chimica Generale e Inorganica

Chimica Generale e Inorganica

8. Polarizzabilità,

elettronegatività, legame H

Diego Colombara

tel. 010353 6161/6083 diego.colombara@unige.it

What we saw last time

• Aspetti energetici sul legame ionico

• Legame covalente, teoria di valence bond

• Legame covalente, teoria LCAO

• Orbitali molecolari di legame (g) e antilegame (u)

• Ordine di legame

• Stabilità della molecola di N₂, azotofissazione

• Paramagnetismo della molecola di O₂

• Non metalli: legami covalenti in molecole e reticoli solidi

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Recap quiz

4

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OPEN induction quiz (O ₂ M.O.)

Andiamo a vedere se vete risolto l’arcano!?

(wooclap lezione scorsa)

F. Hund

5

J. Lennard-Jones 1929

Massima molteplicità: paramagnetismo

2s

1s 2p

E & # e

cr esc en ti

2s

1s

2p

#𝒆

(𝒈)

𝟐 − #𝒆

(𝒖) 𝟐

u g

u u g g

O = O

(8 – 4)/2 = 2

Legami a

↑ordine

↑energia (kJ∙mol ^-1 )

↓distanza (pm)

Ordine, energia e distanza di legame covalente

E & # e

cr esc en ti

u g

N₂ N₂⁺ O₂ O₂⁺

945 3

110

↓ 841

↓ 2.5

↑ 112

498 2

121

↑ 623

↑ 2.5

↓ 112

−𝟏𝐞 ⁻ −𝟏𝐞 ⁻

77

Analisi di un gruppo: gli alogeni

E & # e

cr esc en ti

u g

F F Cl Cl Br Br I I

Red-shift nell’assorbimento di luce

54 172 266 387

E Aumento temperature di fusione (K)

Stati di aggregazione nello stato elementare (1 atm & 25 °C):

F

e Cl

: gassosi Br

: liquido

I

: solido

Gas? Liquido? Solido? Perchè???

Trend analogo per punti di ebollizione e calori di evaporazione addirittura per i

gas

nobili!

0 50 100 150 200 250

0 20 40 60 80 100 120 140

Punto di ebollizione (K)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

0 20 40 60 80 100 120 140

Raggio atomico (pm)

Calore di evaporazione (kJ/mol)

He

Ne

Ar

Kr Xe

Rn

88

Forze INTRAatomiche Forze INTRAmolecolari

È un effetto dovuto a…

Forze INTERatomiche Forze INTERmolecolari

… oppure a…

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Votate!!!

Aumento del raggio atomico r lungo il gruppo Si tratta di forze INTER-

Gli elettroni esterni subiscono < attrazione

all’aumentare di n (> distanza dal nucleo)

r

r

r ma distanza ^Z

^simile, dal nucleo

maggiore

Aumenta la polarizzabilità ^della

nuvola elettronica

13

Formazione di dipoli temporanei

Distribuzione disuniforme

e.g. ₍₁₈₎ Ar

(36) Kr

13

Soggetto a

> distorsione

δ+

δ-

δ+

δ-

14

Forze di dispersione di London

(36) Kr

14

Forza elettrostatica INTER(atomica) attrattiva

δ+

δ- δ+

δ-

(36) Kr

E cr esce n te

Attrazione r

elettrone-nucleo

∝ 𝑟

Nuvole elettroniche piu’ diffuse lungo il gruppo

Maggiore polarizzabilità

intensità di

dipoli

temporanei

Induction quiz (London 1)

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Induction quiz (London 2)

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H F

E & # e

cr esc en ti

H

1s

2s

F

18

H I

Alogenuri di idrogeno 2p_x2p_y2p_z

H Cl H Br H − F

Legame covalente polare

F F ^≠

Cosa significa legame covalente polare ?

1919

Gli atomi sono diversi ^:

hanno diversa Z _eff ^!

H − F

Z_eff = +5.1

(9) F

(1) H

Z = +1 = Z_eff

Cosa significa legame covalente polare ?

2020

Gli atomi sono diversi ^:

(avevano) diversa Z _eff ^!

H − F

Z_eff = +5.1

(9) F

Z = +1 = Z_eff

δ+ δ-

(1) H

⟶

⟶ Dipolo elettrico*

 Separazione di carica*

Concetto di ElettroNegatività*

Gli atomi sono diversi ^:

hanno diversa EN ^!

H − F

EN (F) = 3.98

(9) F

EN (H) = 2.20

(1) H δ-

⟶

Dipolo elettrico

* cioè diversa tendenza ad

attrarre verso di sè e^- di legame

δ+ ⟶

2121

ElettroNegatività 𝜒 secondo Pauling

H − F ^⟶

𝐸

= Energia di dissociazione

2222

Linus Pauling 1932

𝜒

− 𝜒

= 𝐸

𝐻𝐹 − 𝐸

𝐻

+ 𝐸

𝐹

2

- Riferimento: 𝜒_𝐻 = 2.2 - Almeno ≥ 2 valori di 𝐸_𝑑 per elemento

- Aggiornamento Allred

ElettroNegatività aumenta lungo il periodo

2323

H − F

Dipolo elettrico

𝜒

H − O

H C

H H H

H

N H H H

Il modulo della separazione di

carica segue il periodo:

δ

<δ

<δ

< δ

Geometry matters!

2424

H − F

Dipolo elettrico

𝜒

H − O

H C

H H H

H

N H H H

La

somma vettoriale

determina la polarità della

molecola

𝐢

𝛅_𝐢 = ?

𝐢

𝛅_𝐢 ≠ 𝟎

C H H

H

H

𝐢

𝛅_𝐢 = ?

Geometry matters!

Qual’è la somma vettoriale ^{dei dipoli}

elettrici nella molecola di metano?

La molecola è assimilabile ad un tetraedro regolare L’angolo di legame tra il centro (C) e due vertici (H) ammonta a:

𝛼 = 109°28’

𝛼

Votate!!

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Legame H

H − O

H

Quali conseguenze?

δ-

½ δ+

½ δ+

H

O

𝜌 𝐻

𝑂

< 𝜌(𝐻

𝑂

)

Quali conseguenze?

H − O

H

δ-

½ δ+

½ δ+

H

O

Rosalind Franklin 1953

DNA X-ray pattern

“Photo 51”

Quali conseguenze?

James Watson

Francis Crick

Induction quiz (H bond)

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H F H Cl H Br H I

Alogenuri di idrogeno

(gas) Svante Arrhenius

1884

Acidità (e basicità) secondo Arrhenius

Un

acido

sostanza che disciolta in acqua

rilascia H

(una base rilascia OH^-

)

𝐻𝑋

⟶ 𝐻

+ 𝑋

A. fluoridrico

A. cloridrico

A. bromidrico

A. iodidrico

32

Ossoacidi

𝐻 _𝑛 𝑋𝑂 _𝑧(𝑔) ⟶ 𝑛𝐻 ⁺ _𝑎𝑞 + 𝑋𝑂 _{𝑧(𝑎𝑞)} ^𝑛−

X − O

H

δ-

δ+

Composto che contiene O ^{, un} non metallo e almeno un atomo di H legato a O

(detto H acido)

In acqua rilasciano H

:

Summary

• Paramagnetismo della molecola di ossigeno

• Tendenza ad aggregazione condensata lungo i gruppi

• Polarizzabilità della nuvola elettronica

• Dipoli temporanei, forze di dispersione di London

• Polarità di legame, elettronegatività

• Momenti di dipolo permanenti, molecole polari e apolari

• Legame a idrogeno e sue conseguenze

• Dissociazione acida in acqua secondo Arrhenius