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Le Proprietà Periodiche degli Elementi
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• Energia nel sistema biatomico.
Il Legame Chimico
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Il Legame Chimico
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• Legame = sovrapposizione di orbitali atomici esterni
(di “valenza”).
• Legame coinvolge una coppia di elettroni che diventano
compartecipati tra i due atomi.
• Legame coinvolge orbitali esterni semi-riempiti.
• Grado di sovrapposizione = forza del legame.
• Se la sovrapposizione degli orbitali è direzionale,
il legame sarà direzionale.
Teoria del Legame di Valenza (Valence Bond Theory - VBT)
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• Sovrapposizione lungo asse internucleare produce legami σ
• Sovrapposizione sopra e sotto l’asse internucleare produce
legami π
Sovrapposizione σ e π di orbitali atomici
σ (s – s) σ (s – p)
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• Sovrapposizione lungo asse internucleare produce legami σ
• Sovrapposizione sopra e sotto l’asse internucleare produce
legami π
Sovrapposizione σ e π di orbitali atomici
σ (p – p) π (p – p)
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• Sovrapposizione lungo asse internucleare produce legami σ
• Sovrapposizione sopra e sotto l’asse internucleare produce
legami π
Sovrapposizione σ e π di orbitali atomici
π (d – p)
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Sovrapposizione σ di orbitali ed appaiamento degli spin:
• Idrogeno molecolare - H2
• Fluoruro di idrogeno - HF
• Fluoro molecolare - F2
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Ibridazione di Orbitali Atomici
Il carbonio ha configurazione elettronica 1s22s22p2.
Considerando solo il guscio più esterno (guscio di valenza),
la configurazione è 2s22p2.
Una eventuale molecola formata da C e H dovrebbe avere la
seguente struttura:
Carbene:
molto reattivo e poco stabile.
Il Legame Chimico (VBT)
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Ibridazione di orbitali atomici.
Promozione di un elettrone su un orbitale a più alta energia
(richiede energia):
Formazione di 4 legami con 4 H (stabilizzazione):
Metano: molto stabile
Geometria tetraedrica:
come si spiega con la VBT???
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Ibridazione di orbitali atomici.
La VBT prevede che l’orbitale 2s e i tre orbitali 2p si combinino
matematicamente (combinazione lineare delle funzioni d’onda
per ogni orbitale) a dare quattro orbitali ibridi sp3.
Il Legame Chimico (VBT)
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Il Legame Chimico (VBT)
Gli orbitali ibridi sp3 del metano (CH4).
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Il Legame Chimico (VBT)
Ibridazione di orbitali atomici.
Quando l’orbitale 2s e un orbitale 2p si combinano
matematicamente si ottengono due orbitali ibridi sp.
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Il Legame Chimico (VBT)
Ibridazione di orbitali atomici.
Quando l’orbitale 2s e due orbitali 2p si combinano
matematicamente si ottengono tre orbitali ibridi sp2.
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Il Legame Chimico (VBT)
Ibridazione di orbitali atomici.
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Il Legame Chimico (VBT)
Ibridazione di orbitali atomici.
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Il Legame Chimico (VBT)
Ibridazione di orbitali atomici.
Mescolamento di orbitali atomici a dare orbitali ibridi:
• s + pz = 2 orbitali ibridi sp
• s + px + py = 3 orbitali ibridi sp2
• s + px + py + pz = 4 orbitali ibridi sp3
• s + px + py + pz + dz2 = 5 orbitali ibridi dsp3
• s + px + py + pz + dz2 + dx2-y2 = 6 orbitali ibridi d2sp3
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Il Legame Chimico (VBT)
Ibridazione di orbitali atomici.
• sp Lineare
• sp2 Trigonale planare
• sp3 Tetraedrico
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Il Legame Chimico (VBT)
Ibridazione di orbitali atomici.
• dsp3 Bipiramide trigonale
• d2sp3 Ottaedrico
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Il Legame Chimico (VBT)
I legami σ tra orbitali ibridi sp3 e orbitali s nell’ammoniaca NH3.
Coppia di
non-legame
(lone pair)
Elettroni di
legame
Atomo di azoto
ibridizzato sp3
Atomo di azoto
isolato
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Il Legame Chimico (VBT)
I legami σ tra orbitali ibridi sp3 e orbitali s nell’acqua H2O.
Coppie di
non-legame
(lone pair)
Elettroni di
legame
Atomo di
ossigeno
ibridizzato sp3
Atomo di
ossigeno isolato
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Il Legame Chimico (VBT)
I legami σ tra orbitali ibridi sp3 nell’etano C2H6.
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Il Legame Chimico (VBT)
I legami σ tra orbitali ibridi sp3 nell’etano C2H6.
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Il Legame Chimico (VBT)
I legami σ e π nell’etilene C2H4.
Due lobi di un
legame π
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Il Legame Chimico (VBT)
Rotazione impedita in molecole contenenti legami π.
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Il Legame Chimico (VBT)
I legami σ e π nell’acetilene C2H2.
Due lobi di
un legame π
Due lobi di
un legame π
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Il Legame Chimico (VBT)
Energie di formazione dei legami C-C
Il legame π
è più debole
del legame σ.
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Il Legame Chimico (VBT)
Orbitali ibridi sp in BeCl2.
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Il Legame Chimico (VBT)
Orbitali ibridi sp2 in BF3.
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Il Legame Chimico (VBT)
Orbitali ibridi dsp3 in PCl5.
Atomo di P
isolatoAtomo di P
ibridizzato
Uno dei 5
orbitali dsp3
Un orbitale
3p del Cl
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Il Legame Chimico (VBT)
Orbitali ibridi d2sp3 in SF6.
Atomo di S
isolato
Atomo di S
ibridizzato
Uno dei 6
orbitali d2sp3
Un orbitale
2p del F