Capitolo 10 - La geometria molecolare e l'ibridizzazione degli orbitali atomici Flashcards
geometria molecolare
definisce la disposizione tridimensionale degli atomi in una molecola
livello (o guscio) di valenza
è il livello più esterno occupato da elettroni; esso contiene gli elettroni che sono normalmente utilizzati nella formazione di legami. in un legame covalente una coppia di elettroni, usualmente chiamata coppia di legame, è responsabile dell’unione dei due atomi
VSEPR - modello della repulsione di elettroni del livello di valenza (Valence-Shell Electron-Pair Repulsion)
tiene conto della disposizione geometrica delle coppie di elettroni attorno a un atomo centrale in termini di repulsione elettrostatica tra le coppie di elettroni stesse. due recole: 1. ai fini della repulsione tra le coppie di elettroni, i doppi e i tripli legami possono essere trattati come legami singoli e 2. se una molecola ha due o più strutture di risonanza, possiamo applicare il metodo dello VSEPR solo a una di esse - in generale le forze ripulsive decrescono secondo: 2 coppie solitarie –> coppia solitaria e di legame –> 2 coppie di legame
momento di dipolo
rappresenta una misura quantitativa della polarità di un legame ed è dato dal prodotto della carica Q per la distanza r esistente tra cariche - è solitamente indicato i debye (D)
due teorie quantomeccaniche
la teoria del legame di valenza (VB) si basa sul fatto che in una molecola gli elettroni occupano gli orbitali atomici degli atomi di provenienza
la teoria degli orbitali molecolari (MO) considera la formazione di orbitali molecolari a partire da orbitali atomici
orbitali ibridi
orbitali atomici ottenuti quando due o più orbitali non equivalenti dello stesso atomo si combinano tra loro prima della formazione del legame covalente
ibridizzazione
il mescolamento di orbitali atomici in un atomo (generalmente l’atomo centrale) per generare un set di orbitali ibridi
relazione esistente tra la teoria dell’ibridizzazione e il modello VSEPR
si usa l’ibridizzazione per descrivere lo schema dei legami solo dopo aver utilizzato il modello VSEPR per prevedere la disposizione delle coppie di elettroni
legami sigma
legami covalenti formati per sovrapposizione assiale, con la densità elettronica concentrata tra i nuclei dei due atomi legati
legami pigreco
legame covalente formato per sovrapposizione laterale degli orbitali, con la densità elettronica concentrata sopra e sotto il piano dei nuclei degli atomi legati insieme
orbitali molecolari
la teoria degli orbitali molecolari descrive i legami covalenti di orbitali molecolari, che risultano dall’interazione degli orbitali atomici degli atomi che si legano e sono associati all’intera molecola (la differenza tra un orbitale molecolare e un orbitale atomico è che quest’ultimo è associato ad un solo atomo)
orbitale molecolare legante
ha energia più bassa e maggiore stabilità rispetto agli orbitali atomici da cui è generato
la densità elettronica è maggiore tra i due nuclei
interferenza costruttiva
orbitale molecolare antilegante
ha energia più alta e minore stabilità rispetto agli orbitali atomici da cui è generato
la densità elettronica è minore tra i due nuclei
interferenza ditruttiva
caratteristiche ondulatorie
una proprietà caratteristica delle onde è quella che consente alle onde dello stesso tipo di interagire in modo che l’ampiezza dell’onda risultante subisca un incremento o una diminuzione. nel primo caso l’interazione si chiama interferenza costruttiva, nel secondo interferenza distruttiva
orbitale molecolare sigma (legante o antilegante)
la densità elettronica è concentrata simmetricamente attorno a una linea posta tra due nuclei degli atomi leganti - i due elettroni nell’orbitale molecolare sigma sono accoppiati. il principio di esclusione di pauli si applica alle molecole così come agli atomi
orbitale molecolare pigreco (legante o antilegante)
la densità elettronica è concentrata sopra e sotto la linea congiungente i due nuclei degli atomi leganti
ordine di legame
definisce la forza di un legame - la misura quantitativa della forza di un legame è l’entalpia di legame (es. se ci sono due elettroni in un orbitale molecolare legante e nessuno in un orbitale molecolare antilegante, l’ordine di legame è uno, il che significa che c’è un legame covalente e che la molecola è stabile) - un ordine di legame zero (o negativo) indica che il legame non è stabile e che pertanto la molecola non può esistere - è usato solo per scopi qualitativi o per fare confronti
molecole diatomiche omonucleari
il caso più semplice della configurazione elettronica dello stato fondamentale di molecole del secondo periodo - molecole diatomiche contenenti atomi dello stesso elemento
legame metallico
caratteristiche: duttilità e malleabilità elevata conducibilità elettrica, magnetica e termica opacità e lucentezza struttura estremamente compatta
mare di elettroni
modello per spiegare la formazione dei legami negli elementi metallici
gli elettroni di valenza (gas di fermi) dell’elemento metallico, pur restando sotto l’influenza attrattiva dei numerosi nuclei del reticolo cristallino, sono tuttavia liberi di muoversi attorno ai nuclei stessi per tutto il reticolo metallico generando così forze di attrazione estremamente diffuse in grado di tenere insieme il reticolo - attraverso questo modello si spiegano le proprietà descritte precedentemente come lo scorrimento reciproco dei piani atomici reticolari
teoria delle bande
modello per spiegare la formazione dei legami negli elementi metallici
tratta il legame metallico in modo più rigoroso e può essere considerata come una naturale estensione della teoria degli orbitali molecolari, secondo la quale la combinazione di n orbitali atomici porta alla formazione di n orbitali molecolari
la differenza di energia negli orbitali atomici dell’elemento di partenza ha importanti conseguenze nella teoria delle bande, soprattutto per spiegare la capacità dell’elemento considerato di condurre corrente
la conduzione di energia elettrica nei metalli viene spiegata attraverso il movimento degli elettroni all’interno della banda di valenza o dalla banda di valenza alla banda di conduzione
questa teoria riesce a spiegare efficacemente anche al colorazione caratteristica dei metalli dovuta all’assorbimento di radiazione elettromagnetica da parte degli elettroni
banda continua di energia
caratteristica di questi orbitali molecolari è quella di avere livelli energetici talmente vicini da costituire una vera e propria banda di energia continua
distribuzione degli elettroni in una banda
gli elettroni si posizioneranno a partire dagli orbitali molecolari a energia più bassa e poi via via in quelli superiori a energia più alta - le bande sono in numero pari al numero di orbitali atomici dell’elemento metallico considerato
banda di valenza
banda corrispondente agli orbitali atomici più esterni contenenti elettroni
banda di conduzione
banda immediatamente seguente (corrisponde all’orbitale atomico di energia maggiore dell’orbitale di valenza)
conduttori
sovrapposizione della banda di valenza con la banda di conduzione
la zona proibita non riveste alcun interesse
banda proibita o gap
di fondamentale importanza ai fini della conduzione - differenza (intervallo) di energia tra il limite superiore della banda occupata da elettroni e il limite inferiore della banda a energia superiore
isolanti
banda di valenza piena e quella di conduzione vuota
la banda proibita è molto alta
semiconduttori
caratterizzati da una banda proibita tale per cui può essere facilmente superata o per eccitazione termica (in questo caso si parla di termoconduzione) o per irraggiamento con radiazione elettromagnetica di appropriata lunghezza d’onda (fotoconduzione), cioè tale per cui l’energia della radiazione (hv) sia maggiore del gap energetico (la promozione di elettroni dalla banda di valenza a quella di conduzione genera, nella prima, delle lacune elettroniche chiamate anche lacune positive)
molecole polari
molecole diatomiche contenenti atomi diversi
hanno un momento di dipolo
molecole apolari (non polari)
molecole diatomiche contenenti atomi dello stesso elemento
non hanno un momento di dipolo
