Forma molecolare

Forma molecolare

Utilizziamo le strutture di Lewis insieme alla teoria della repulsione della coppia di elettroni di Valence Shell per prevedere le strutture delle molecole. L’idea alla base di questo è che gli elettroni in orbitali pieni si respingono a vicenda perché hanno la stessa carica (proprio come i magneti con la stessa polarità respingono).

1. Tutte le coppie di elettroni, sia coppie di legame che coppie solitarie, sono importanti nel determinare la forma di una molecola.
2. Le coppie di legame sono più piccole delle coppie solitarie perché ci sono 2 nuclei caricati positivamente che li tirano dentro.
3. I singoli legami sono più piccoli dei doppi legami e i doppi legami sono più piccoli dei tripli legami.
4. Se un atomo centrale (A) è circondato da diversi atomi (B e C) nella molecola ABxCy, le dimensioni relative di B e C possono influenzare la struttura della molecola.

Il primo passo è costruire la migliore struttura di Lewis della molecola. Diamo un’occhiata ad alcuni esempi: CH4, NH3, BH3

Le coppie di elettroni sull’atomo centrale saranno disposte in modo tale da massimizzare la loro distanza dagli altri. Due coppie saranno sempre distanti 180 gradi, in una disposizione lineare. Tre coppie saranno distanti 120 gradi in una disposizione trigonale. Quattro coppie saranno disposte in un tetraedro, a 109 gradi di distanza. Quando ci sono 5 coppie di elettroni, ci sono due possibili disposizioni: bipiramidale trigonale (angoli di 90 e 120 gradi) e piramidale quadrato (angoli di 90 gradi). Il bipiramidale trigonale è l’energia più bassa, ma la struttura piramidale quadrata è piuttosto vicina ed è anche importante. Quando ci sono 6 coppie di elettroni, occupano i vertici di un ottaedro (angoli di 90 gradi).

Il metano e l’ammoniaca hanno entrambi 4 coppie di elettroni, disposte in un tetraedro. Solo tre di queste coppie sono legate ad un altro atomo in ammoniaca. Il borano ha 3 coppie di elettroni e deve essere trigonale.

Geometria di coordinazione

Sia le coppie di elettroni leganti che non leganti determinano la struttura, ma chiamiamo la geometria delle molecole in base alla disposizione degli atomi.

Electron Pairs	0 lone pairs	1 lone pair	2 lone pairs	3 lone pairs
2 e- pairs	linear	linear	none	none
3 e- pairs	trigonal	bent	linear	none
4 e- pairs	tetrahedral	trigonal pyramidal	bent	linear
5 e- pairs	trigonal bipyramidal	disphenoidal	T-shaped	linear
6 e- pairs	octahedral	square pyramidal	square planar	a forma di T

I veri angoli di legame di solito vengono distorti dagli angoli idealizzati nelle immagini sopra perché tutti i legami e le coppie di elettroni non hanno la stessa “dimensione”.

lone pairs > triplo legame > doppio legame > legame singolo
Inoltre, gli atomi che sono legati all’atomo centrale a fare la differenza. Gli atomi I sono molto più grandi degli atomi H in CH2I2 e l’angolo H-H è più piccolo dell’ideale 109 gradi mentre l’angolo I-I è più grande.
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