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Violazione della regola dell'ottetto e legame covalente polare
E N D
Formule di struttura di Lewis secondo la regola dell’ottetto Secondo Lewis gli atomi formano tanti legami fino ad avere attorno a sé 8 elettroni (tranne l’H). O + C + O = O = C = O Anidride carbonica Abbiamo in questo caso un ordine di legame 2: ovvero abbiamo dei doppi legami, quando abbiamo un triplo legame parleremo di ordine di legame 3.
Violazione della regola dell’ottetto per espansione dell’ottetto La regola dell’ottetto è universalmente valida per gli elementi del 2° periodo (elementi caratterizzati dal numero quantico principale = 2 e che seguono quindi il riempimento degli orbitali 2s e 2p), ma la regola può essere violata. Una violazione si verifica per es. nella molecola PF5
P = elemento del 5° gruppo del blocco p, quindi ha 5 elettroni di valenza. P _ 3s2 _ _ _ 3p3 In condizione eccitata: P _ 3s1 _ _ _ 3p3 _ _ _ _ _ 3d1 Il P può formare a questo punto 5 legami covalenti con 5 atomi di F che mettono a disposizione ognuno un elettrone. Il P si dice che ha espanso la sfera di valenza, perché si trova ad avere attorno a sé non 8 ma 10 elettroni.
Un’altra variazione si può avere per il raggiungimento di un ottetto incompleto. :B B _ 2s2 _ _ _2p1 _ 2s1 _ _ _2p2 Stato eccitato Questo atomo di B può legare 3 atomi di F per originare 3 legami covalenti. TRIFLORURO DI BORO F Molecole di questo tipo sono molto avide di coppie elettroniche B + 3 F = F - B F
F F H H F – B + : N – H F – B : N – H F H F H Il trifluoruro di boro è un accettore di coppie elettroniche Composto di coordinazione
Violazione della regola dell’ottetto per la formazione di molecole con elettroni dispari. N + O N=O Ossido di azoto (molecola radicalica) Vediamo che l’N presenta 5 elettroni di valenza: 3 singoli e 1 coppia; L’O presenta 6 elettroni di valenza: 2 singoli e 2 coppie Si realizzano 2 legami (un doppio legame) tra N e O, quindi l’O rimane con le 2 coppie elettroniche libere e l’N con la coppia e 1 elettrone di valenza liberi. In chimica le molecole che presentano degli elettroni spaiati sono dette PARAMAGNETICHE (vengono attratte da un campo magnetico). Mentre le molecole che non presentano elettroni spaiati sono dette DIAMAGNETICHE (non vengono attratte da un campo magnetico). Questa molecola è radicalica. Si chiamano radicali liberi o semplicemente radicali degli aggruppamenti molecolari con elettroni spaiati.
Un altro esempio di aggruppamento radicalico è il radicale ossidrile O – H Un altro radicale è quello metile che si forma a seguito di combustione del metano CH4 CH3 + H+
Formula di Lewis dell’ozono secondo la regola dell’ottetto Non tutte le molecole rispondono bene al simbolismo di Lewis! Sperimentalmente si è visto che la molecola dell’ozono è formata da 3 atomi di O. La distanza tra essi è di 1,28 Å e che l’angolo di legame è di 120° d (O-O) ≈ 1,28 Å O-Ô-O ≈ 120° Per raggiungere questi legami dobbiamo supporre che: O O O O OOOOO (+) (+) e- (-) (-)
In questo modo abbiamo spiegato che l’ozono è una molecola formata da 3 atomi di O e abbiamo visto come sono legati, ma non abbiamo spiegato come mai i due legami dell’O centrale con i laterali risultano essere =, infatti la struttura vista comporterebbe una distanza minore tra i 2 atomi legati con un doppio legame e una distanza maggiore tra i 2 atomi legati da singolo legame! Questa cosa può essere spiegata solo ammettendo che la molecola sia data dalla sovrapposizione di queste 2 formule:
Legame covalente polare Il legame covalente è detto puro quando gli atomi sono uguali! La maggior parte dei legami non è puro, ma polare. Questo legame è dato da atomi che hanno una diversa tendenza ad attrarre la coppia di elettroni di legame, cioè hanno una diversa elettronegatività. A – B A – B +δ -δ
d+ d- UN DIPOLO VIENE DEFINITO QUANTITATIVAMENTE DAL MOMENTO DIPOLARE r Cl d- Spostamento della nuvola elettronica di legame verso il cloro d+ H • = momento dipolare • Q = = • r = lunghezza di legame m = Q r Una molecola con momento dipolare diverso da zero è polare
L’elettronegatività Non è una grandezza che si può misurare direttamente, quindi non ha un’unità di misura. La scala più utilizzata è la scala di Paulingin cui il F viene considerato l’elemento più elettronegativo (valore: 4). L’elettronegatività è una proprietà periodica!
H 2,1 Li 1,0 Be 1,5 B 2,0 C 2,5 N 3,0 O 3,5 F 4,0 Na 1,0 Mg 1,2 Al 1,5 Si 1,8 P 2,1 S 2,5 Cl 3,0 K 0,9 Ca 1,0 Sc 1,3 Ti 1,4 V 1,5 Cr 1,6 Mn 1,6 Fe 1,7 Co 1,7 Ni 1,8 Cu 1,8 Zn 1,6 Ga 1,7 Ge 1,9 As 2,1 Se 2,4 Br 2,8 Y 1,2 Zr 1,3 Nb 1,5 Mo 1,6 Tc 1,7 Ru 1,8 Rh 1,8 Pd 1,8 Ag 1,6 Cd 1,6 Rb 0,9 Sr 1,0 In 1,6 Sn 1,8 Sb 1,9 Te 2,1 I 2,5 La 1,1 Hf 1,3 Ta 1,4 W 1,5 Re 1,7 Os 1,9 Ir 1,9 Pt 1,8 Au 1,9 Hg 1,7 Cs 0,8 Ba 1,0 Tl 1,6 Pb 1,7 Bi 1,8 Po 1,9 At 2,1 Fr 0,8 Ra 1,0 Ac 1,1 SCALA DELLA ELETTRONEGATIVITA’ SECONDO PAULING Elemento più elettronegativo Elementi meno elettronegativi
