IL LEGAME CHIMICO - PDF

CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA IL LEGAME CHIMICO Solo raramente in natura si trovano sostanze costituite da atomi isolati. In genere gli atomi si trovano combinati fra loro in composti molecolari, ionici o metallici. Fra le poche eccezioni notiamo i gas nobili...

CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA IL LEGAME CHIMICO Solo raramente in natura si trovano sostanze costituite da atomi isolati. In genere gli atomi si trovano combinati fra loro in composti molecolari, ionici o metallici. Fra le poche eccezioni notiamo i gas nobili che sono particolarmente stabili e non reattivi. Con il termine LEGAME CHIMICO si intende la forza attrattiva che tiene uniti due o più atomi o ioni in una molecola o un solido.  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA IL LEGAME CHIMICO Si forma un legame fra atomi ogni volta che le forze di attrazione fra di essi sono sufficientemente forti che gli atomi non si muovono più uno rispetto all’altro. Profilo energetico per la formazione del legame in H2 La lunghezza di legame, re, è la distanza fra i due nuclei all’equilibrio in un legame, definita come la distanza alla quale l’energia potenziale raggiunge il valore minimo. L’energia di dissociazione, D0 è l’energia richiesta per rompere il legame.  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA IL LEGAME CHIMICO Gli elettroni di valenza sono quelli più esterni in un atomo. Sono quelli implicati nella formazione dei legami. Si possono distinguere tre tipi di legame con caratteristiche notevolmente diverse: ❑ LEGAME IONICO ❑ LEGAME COVALENTE ❑ LEGAME METALLICO ❑ LEGAME IONICO: nasce dalle forze elettrostatiche attrattive che si esercitano fra ioni di carica opposta in un solido ionico (es NaCl) (Fondamenti di Chimica Generale. Autori: Peter William Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman, ZANICHELLI editore).  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA IL LEGAME IONICO ▪ La formazione del legame ionico fra due atomi richiede preliminarmente il trasferimento di elettroni da un atomo all'altro con formazione di un catione e un anione ( attrazione coulombiana fra cariche opposte). ▪ In seguito al trasferimento elettronico si ha la formazione di due ioni con configurazione elettronica di un gas nobile. ▪ Sono i legami tipici dei sali: solidi cristallini, fondono ad Simboli di Lewis alte temperature, dopo la fusione conducono corrente elettrica, si sciolgono in acqua e le soluzioni conducono la corrente. ▪ Gli ioni si dispongono secondo un reticolo cristallino ordinato che permette di rendere massima l'attrazione 1s22s22p6 tra le particelle di carica opposta e minima la repulsione tra quelle della stessa carica.  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA IL LEGAME IONICO (Fondamenti di Chimica Generale. Autori: Peter William Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman, ZANICHELLI editore).  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA IL LEGAME IONICO (Fondamenti di Chimica Generale. Autori: Peter William Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman, ZANICHELLI editore).  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA IL LEGAME CHIMICO Classificazione dei legami in base alla DIFFERENZA DI ELETTRONEGATIVITÀ Differenza di Tipo di elettronegatività legame (Fondamenti di Chimica Generale. Autori: Peter William Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman, ZANICHELLI editore).  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA IL LEGAME COVALENTE ❑ LEGAME COVALENTE: è basato sulla condivisione degli elettroni di valenza da parte di due atomi. I due atomi risultano legati perchè i due nuclei attraggono simultaneamente gli elettroni condivisi. Un esempio è la molecola di H2 (o Cl2) in cui due atomi di H (o Cl) condividono i loro due elettroni. ' (Fondamenti di Chimica Generale. Autori: Peter William Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman, ZANICHELLI editore).  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA IL LEGAME COVALENTE La CONFIGURAZIONE ELETTRONICA ESTERNA è la distribuzione degli elettroni di valenza, più esterni, del guscio a numero quantico principale più elevato. Secondo la simbologia di Lewis gli elettroni di valenza di un atomo sono rappresentati da punti collocati attorno al simbolo dell'elemento. I punti sono collocati uno alla volta sui quattro lati del simbolo e solo successivamente accoppiati fino ad esaurire tutti gli elettroni di valenza. Ad esempio: Li Be B C N O F Ne  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA IL LEGAME COVALENTE FORMULE DI LEWIS Gli elettroni di valenza sono quelli più esterni in un atomo. Sono quelli implicati nella formazione dei legami. La rappresentazione di Lewis consiste nello scrivere il simbolo dell’elemento e un puntino per ogni elettrone di valenza.  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA IL LEGAME COVALENTE Una coppia di elettroni in questo tipo di formule è detta COPPIA DI LEGAME se la coppia di elettroni è condivisa tra due atomi, coppia non legante o COPPIA SOLITARIA se la coppia di elettroni rimane su uno degli atomi. H:Cl: coppie solitarie coppia di legame Nella formazione dei legami covalenti ognuno degli atomi raggiunge la configurazione elettronica di un gas nobile. A parte l'idrogeno, litio e berillio, che ne hanno due, tutti gli altri atomi possono contenere otto elettroni nel loro guscio di valenza. La tendenza di un atomo in una molecola ad avere otto elettroni nel proprio guscio di valenza è detta REGOLA DELL'OTTETTO (tutti gli elementi tendono ad avere una configurazione elettronica stabile (s2 p6). Gli elementi dei primi gruppi perdono elettroni assumendo la struttura elettronica del gas nobile che li precede; gli elementi del VI e VII gruppo tendono invece ad acquistare elettroni raggiungendo la struttura elettronica del gas nobile che segue.  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA IL LEGAME COVALENTE Quindi in una Struttura di Lewis di H2 molecola il legame H + H → H:H oppure H-H covalente viene rappresentato da una coppia di punti fra due atomi o, in alternativa, da una linea.  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA LE PROPRIETÀ DEI LEGAMI Nel caso di un legame covalente fra due atomi uguali (come in H2 o Cl2) gli elettroni di legame sono equamente condivisi. Vale a dire gli elettroni hanno la stessa probabilità di trovarsi su ciascuno dei due atomi. Quando invece i due atomi sono diversi, come in HCl, gli elettroni di legame hanno maggiore probabilità di trovarsi in prossimità di un atomo piuttosto che dell'altro, e si parla di legame covalente polare. Infatti la tendenza di attirare o donare elettroni è diversa per i vari atomi. Ad esempio per HCl gli elettroni sono maggiormente distribuiti attorno al Cl che acquista una parziale carica negativa ( -) Il legame covalente polare può essere visto come una situazione intermedia fra legame covalente non polare, come in Cl2, e legame ionico come in NaCl - :Cl:Cl: Na+ :Cl: + - H-Cl  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA LE PROPRIETÀ DEI LEGAMI Una molecola diatomica con legame covalente polare è caratterizzata da un momento dipolare non nullo. Ricordiamo che un dipolo elettrico è costituito da due cariche elettriche -q e +q poste a distanza d. Per una tale disposizione di cariche il momento dipolare è definto come un vettore M diretto dalla carica positiva alla negativa con modulo M=q·d Molecole dotate di momento dipolare sono dette polari (esempio HCl) + M - H - Cl Unità di misura: Debye (= 1 D=3,34 x 10-30 C·m nel SI). Per 2 elettroni alla distanza di 1 Å, M= 4.8 D  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA ORDINE DI LEGAME È uguale al numero di coppie di elettroni di legame condivise fra due atomi. La distanza di legame diminuisce all’aumentare dell’ordine di legame. LEGAME SEMPLICE: due atomi condividono una coppia di elettroni ORDINE DI LEGAME 1 C - C 1,54 Å LEGAME DOPPIO: due atomi condividono due coppie di elettroni ORDINE DI LEGAME 2 C=C 1,34 Å LEGAME TRIPLO: due atomi condividono tre coppie di elettroni ORDINE DI LEGAME 3 CC 1,20 Å  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA LE PROPRIETÀ DEI LEGAMI ENERGIA DI LEGAME FORZA DI LEGAME (Fondamenti di Chimica Generale. Autori: Peter William Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman, ZANICHELLI editore).  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA LE PROPRIETÀ DEI LEGAMI DISTANZA DI LEGAME È la distanza tra i nuclei di due atomi legati. Si possono determinare sperimentalmente. Raggi covalenti Valori assegnati ad ogni atomo in modo tale che in una molecola A-B la distanza tra A e B sia data dalla somma dei raggi covalenti di A e di B. Tali valori sono stimati in genere come la metà della distanza di molecole omonucleari. R(H-H)= 0,74 Å R(Cl-Cl)= 1,98 Å R(C-C)= 1,54 Å RcovH = 0,74/2 = 0,37 Å R(C-Cl)= RcovC + RcovCl =0,77+0,99= 1,76 Å 1,78 Å R(H-Cl)= RcovH + RcovCl =0,37+0,99= 1,36 Å 1,29 Å (Fondamenti di Chimica Generale. Autori: Peter William Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman, ZANICHELLI editore).  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA IL LEGAME METALLICO ❑ LEGAME METALLICO: è basato sulla forza di coesione esercitata dagli elettroni di valenza liberi di muoversi attraverso un reticolo di cationi. Ad esempio in un solido metallico quale Na gli elettroni di valenza (uno per atomo) si muovono attraverso l'intero solido nel campo elettrostatico dei cationi Na+ Un METALLO può essere descritto come un reticolo di ioni positivi (nucleo più elettroni di core) circondati dagli elettroni di valenza delocalizzati attorno a tutti i cationi. Gli elettroni sono liberi di muoversi attraverso l'intero reticolo → Conduzione elettrica → Conduzione di calore  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA FORMULA CHIMICA FORMULA CHIMICA → Composizione delle molecole e dei composti ionici in termini di simboli chimici (elementi presenti e rapporti di combinazione) → 3 tipi di formule: ▪ Formula empirica ▪ Formula molecolare ▪ Formula di struttura 1) FORMULA EMPIRICA. È una notazione che usa i simboli atomici con dei numeri a pedice per indicare le quantità relative degli elementi che costituiscono la sostanza. È anche nota come formula minima. NaCl  1:1 Al2O3  2:3 NH2 (idrazina)  1:2  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA FORMULA CHIMICA 2) La FORMULA MOLECOLARE indica il numero esatto di atomi di ciascun elemento nella più piccola unità di sostanza. È anche nota come formula bruta. 3) La FORMULA DI STRUTTURA mostra come sono legati fra di loro gli atomi di una molecola. Acqua Ammoniaca Idrazina Formula empirica H2 O NH3 NH2 Formula molecolare H2 O NH3 N2H4 H H Formula di struttura O N N N H H H H H H H  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA ESEMPIO: acido acetico  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA FORMULA CHIMICA COMPOSIZIONE PERCENTUALE E FORMULA EMPIRICA  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA FORMULA CHIMICA COMPOSIZIONE PERCENTUALE E FORMULA EMPIRICA  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA STRUTTURE DI LEWIS DI SPECIE POLIATOMICHE Le FORMULE DI LEWIS sono rappresentazioni bidimensionali delle formule di struttura che mostrano esplicitamente sia le coppie leganti che quelle non leganti. Esse non danno informazioni sulla forma tridimensionale della molecola. Per poter scrivere la formula di Lewis di una molecola è necessario conoscere il suo scheletro cioè come sono connessi fra loro gli atomi. A rigore lo scheletro va dedotto da dati sperimentali. Per le molecole semplici, di piccole dimensioni o ioni poliatomici, lo scheletro é costituito da un atomo centrale attorno al quale sono legati atomi a più alta elettronegatività, come O, Cl, F. Cl - POCl3 Cl-P-O - Cl H e F sono sempre terminali (non sono mai l'atomo centrale). Nel caso di ossiacidi gli idrogeni sono legati all'ossigeno. Molecole con formule simmetriche hanno in genere uno scheletro simmetrico.  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA STRUTTURE DI LEWIS DI SPECIE POLIATOMICHE 1. Disegnare lo scheletro della molecola scrivendo gli atomi legati uno vicino all’altro. Inserire l’atomo meno elettronegativo al centro. 2. Contare il numero totale di elettroni di valenza. Aggiungere 1 per ogni carica negativa della specie poliatomica. Sottrarre 1 per ogni carica positiva. 3. Collocare due elettroni nello spazio tra ciascuna coppia di atomi legati. 4. Completare un ottetto per ogni atomo (ad eccezione dell’idrogeno, in questo caso un doppietto) disponendo intorno all’atomo gli elettroni eventualmente rimasti. Assegnare gli elettroni rimanenti all'atomo centrale (o gli atomi centrali) sottoforma di coppie solitarie. Se non ci sono abbastanza coppie di elettroni, formare legami multipli invece che uno o più legami singoli (la presenza di meno di otto elettroni sull'atomo centrale suggerisce la formazione di legami multipli secondo il criterio: 2 elettroni in meno→ un doppio legame; 3 elettroni in meno → un triplo o due doppi legami; gli elettroni di legame dei legami multipli sono dati da coppie di elettroni degli atomi laterali. Atomi che formano spesso legami multipli sono: C, N, O e S. 5. Rappresentare con un trattino ciascuna coppia di elettroni leganti.  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA STRUTTURE DI LEWIS DI SPECIE POLIATOMICHE ESEMPI DI FORMULE DI LEWIS SCl2 1. elettroni di valenza 6+ 2x7 =20 2. scheletro Cl-S-Cl 3. assegnazione elettroni su atomi esterni :Cl-S-Cl: 4. computo elettroni su atomo centrale 20 - 28 = 4 2 coppie 5. attribuzione coppie su atomo centrale :Cl-S-Cl: solitarie  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA ESEMPI DI FORMULE DI LEWIS NH3 1. elettroni di valenza 5 + 3x1 = 8 2. scheletro H-N-H H 3. assegnazione elettroni su atomi esterni H doppietto 4. computo elettroni su atomo centrale 8 - 32 = 2 1 coppia 5. attribuzione coppie su atomo centrale solitaria H-N-H La coppia solitaria sull’azoto dell’ammoniaca H è responsabile delle sue proprietà basiche  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA ESEMPI DI FORMULE DI LEWIS COCl2 1. elettroni di valenza 4 + 6 + 2x7 = 24 2. scheletro Cl-C-Cl O 3. assegnazione elettroni su atomi esterni 4. computo elettroni su atomo centrale 24 – 3  8 = 0 Cl-C-Cl 5. attribuzione coppie su atomo centrale O Su C ci sono solo sei elettroni: una coppia solitaria di O diventa legante  formazione del doppio legame  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA ESEMPI DI FORMULE DI LEWIS CO2 1. elettroni di valenza 4 + 2 x 6 = 16 2. scheletro O⎯C⎯O 3. assegnazione elettroni su atomi esterni 4. computo elettroni su atomo centrale 16 - 28 = 0 5. attribuzione coppie su atomo centrale O=C=O Su C ci sono solo quattro elettroni: 2 coppie solitarie di O diventa leganti  formazione di 2 legami doppi  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA FORMULE DI LEWIS Molecole isoelettroniche: specie con lo stesso numero di elettroni (e con lo stesso scheletro) sono dette isoelettroniche ed hanno la stessa formula di Lewis. Esempi: 16 elettroni CO2 O=C=O + NO2+ O=N=O - OCN- O=C=N 10 elettroni CO OC - CN- NC + NO+ OC  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA CARICA FORMALE In una formula di Lewis ad ogni atomo può essere associata una CARICA FORMALE (ipotetica) secondo le seguenti regole: 1. Gli elettroni di legame sono equamente condivisi fra i due atomi legati 2. Le coppie solitarie sono assegnate all'atomo di appartenenza C.F. = N° elettroni di valenza – N° elettroni coppie solitarie - ½ N° elettroni di legame Esempio: CO - + :C  O: C) C.F. = 4 (IV gruppo) – 2 - ½ x 6 = -1 O) C.F. = 6 (VI gruppo) – 2 -½ x 6 = +1 In una molecola neutra la somma delle C.F. degli atomi è pari a 0, mentre negli ioni poliatomici è pari alla carica dello ione.  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA CARICA FORMALE Sono in teoria possibili tre formule di Lewis: :Cl-C=O - + - :Cl-C-O: - :Cl: Cl=C-O: = - :Cl: :Cl: + La scelta della migliore formula di Lewis è poi effettuata sulla base delle due regole seguenti: 1. È più stabile la formula di Lewis con le cariche formali più basse 2. È più stabile la formula di Lewis con la carica negativa sull'elemento più elettronegativo  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA RISONANZA Quando ad una molecola possono essere attribuite diverse strutture di Lewis, la sua struttura reale è quella di un IBRIDO DI RISONANZA, una miscela di tutte le strutture in cui quelle a più bassa energia sono dominanti. Esempio: Per l'ozono (O3) si possono scrivere due formule di Lewis del tutto equivalenti. Sperimentalmente si trova che i due legami O-O sono identici per cui né la formula A né la B prese singolarmente rappresentano la reale situazione.  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA FORMULE DI RISONANZA Una delle coppie di legame dell’ozono è uniformemente distribuita fra i due atomi di ossigeno invece di rimanere localizzata su uno dei due legami O-O. O O O Quando, come in questo caso, una singola struttura di Lewis non riesce a descrivere adeguatamente il legame si fa uso di una descrizione di risonanza in cui sono rappresentate tutte le possibili formule di Lewis. + + O O - - O O O O Queste formule vengono chiamate FORMULE DI RISONANZA o IBRIDI DI RISONANZA e separate da doppie frecce. Nessuna di esse ha però significato fisico reale da sola.  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA FORMULE DI RISONANZA IONE NITRATO: NO3- IONE ACETATO: CH3COO-  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA FORMULE DI RISONANZA BENZENE: C6H6 Forme di risonanza  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA FORMULE DI LEWIS ECCEZIONI ALLA REGOLA DELL’OTTETTO Non tutte le molecole composte da atomi dei gruppi principali soddisfano la regola dell’ottetto. Ci sono tre tipi di eccezioni: 1. Molecole con un numero dispari di elettroni di valenza Esempio: N° elettroni di valenza = 5 + 6 =11 Molecole di questo tipo, con un elettrone spaiato, sono note come radicali e sono particolarmente reattive.  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA ECCEZIONI ALLA REGOLA DELL’OTTETTO 2. Atomi con più di otto elettroni di valenza Sono comuni per elementi del terzo periodo che possiedono orbitali d vuoti capaci di accettare coppie elettroniche Esempio PCl5 P Configurazione Elettronica [Ne] 3s2 3p3 3d0 5 coppie solitarie su P Stesso discorso per PF5, ma non per NF3. N Configurazione ellettronica [He] 2s2 2p3  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA ESEMPI DI FORMULE DI LEWIS SF4 6 + 4 x 7 = 34 1. elettroni di valenza F 2. scheletro F-S- F 3. assegnazione elettroni su atomi esterni F 34 – 4  8 = 2 4. computo elettroni su atomo centrale F 1 F-S-F 5. attribuzione coppie su atomo centrale coppia F  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA ESEMPI DI FORMULE DI LEWIS XeF4 1. elettroni di valenza 8 + 4 x 7 = 36 2. scheletro F F-Xe- F 3. assegnazione elettroni su atomi esterni F 36 – 4  8 = 4 4. computo elettroni su atomo centrale F 2 coppie F-Xe- F 5. attribuzione coppie su atomo centrale F  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA ECCEZIONI ALLA REGOLA DELL’OTTETTO 3. Atomi con meno di otto elettroni di valenza Sono essenzialmente atomi dei gruppi IIA (Be) e IIIA. Esempio: BF3 In teoria è possibile un doppio legame con diverse formule di risonanza: + - + - - +  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA GEOMETRIA DELLE MOLECOLE Le formule di Lewis non danno alcuna indicazione sulla geometria molecolare ma solo su come gli atomi sono connessi fra di loro da legami. Le molecole hanno GEOMETRIE SPAZIALI ben definite caratterizzate da distanze di legame ed angoli di legame. Questi possono essere determinati sperimentalmente (es. raggi X). Molecole con formula simile possono avere geometrie totalmente diverse, come ad esempio CO2 e H2O. F P O-C-O O F F B H H F F F Lineare Piegata Planare Trigonale Piramidale ^ ^ ^ ^ OCO=180° HOH=105° FBF=120° FPF=96°  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA GEOMETRIA DELLE MOLECOLE - MODELLO VSEPR Valence Shell Electron Pair Repulsion Teoria della repulsione delle coppie di elettroni della sfera di valenza ❑ Spiega la geometria delle molecole (cioè la disposizione tridimensionale degli atomi) in base alla repulsione elettrostatica tra le coppie di elettroni sull’atomo centrale della molecola. ❑ Permette di tradurre le formule di Lewis nello schema della meccanica quantistica. (Fondamenti di Chimica Generale. Autori: Peter William Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman, ZANICHELLI editore).  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA GEOMETRIA DELLE MOLECOLE - MODELLO VSEPR É un modello concettualmente molto semplice e permette di trarre conclusioni qualitativamente corrette riguardo la geometria senza spiegare i legami chimici all'interno della molecola. È basato sull'assunzione che le coppie di elettroni di valenza di un atomo si dispongono in modo tale da rendere minima la repulsione reciproca, cioè alla massima distanza possibile. N. Coppie = 2 N. Coppie = 3 N. Coppie = 4 La geometria molecolare si determina in modo inequivocabile usando due numeri: 1. Numero sterico: numero totale di coppie di elettroni attorno all’atomo N. Coppie = 5 N. Coppie = 6 N. Coppie = 7 centrale 2. Numero di coppie solitarie (coppie elettroniche di non legame) sull’atomo centrale (Fondamenti di Chimica Generale. Autori: Peter William Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman, ZANICHELLI editore).  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA GEOMETRIA DELLE MOLECOLE - MODELLO VSEPR Vanno considerate tutte le coppie elettroniche attorno all’atomo centrale, sia le coppie di legame che quelle solitarie. La geometria molecolare riferisce alla posizione degli atomi nello spazio e non delle coppie solitarie. È determinata quindi direttamente dalla disposizione delle coppie leganti (in quanto solo a queste corrisponde un atomo legato all’atomo centrale), tuttavia la presenza di coppie solitarie altera la disposizione delle coppie leganti e pertanto influenza indirettamente la geometria molecolare. Esempio: le seguenti 3 molecole hanno tutte 4 coppie totali di elettroni disposte tetraedricamente attorno all’atomo centrale, ma diverso è il numero di coppie leganti:  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA GEOMETRIA DELLE MOLECOLE - MODELLO VSEPR N = 2 (coppie di legame) : : : : :F – Be – F: BeF2 La struttura di Lewis è: L'atomo di berillio centrale presenta 2 coppie di legame e la geometria è pertanto lineare. N = 3 (3 coppie di legame) : : : :F – B - F: F B La struttura di Lewis è: F : BF3 - :F: F : L'atomo di boro centrale presenta 3 coppie di legame e la geometria è pertanto trigonale planare.  CdS in BIOTECNOLOGIE – CHIMICA GENERALE ED INORGANICA GEOMETRIA DELLE MOLECOLE - MODELLO VSEPR N = 3 (2 coppie di legame e una coppia solitaria) : : : GeF2 La struttura di Lewis è: :F – Ge - F: : : : La disposizione delle 3 coppie è trigonale planare Ge F F La geometria molecolare è determinata solo dalle due coppie di legame ed è piegata È possibile una stima qualitativa dell'angolo FGeF sulla base del fatto che una coppia solitaria occupa più Ge spazio di una coppia di legame. Di conseguenza l'angolo FGeF sarà più piccolo del valore di 120° della F