Lezione 2: Legami Chimici Flashcards
Cos’è un legame chimico?
Il legame chimico è dato dalle forze di attrazione che legano stabilmente gli atomi nelle molecole e gli ioni nei reticoli cristallini
Il legame chimico è il risultato dell’equilibrio tra:
-forze di repulsione tra gli elettroni di due atomi
-Forze di repulsione tra i protoni di due atomi
-Forze di attrazione tra protone ed elettrone dei due atomi
Quando si forma un legame chimico?
Le forze di attrazione vincono le forze di repulsione, quindi si abbassa l’energia potenziale del sistema
Qual è il legame intramolecolare più forte di tutti?
Ionico (delta E>1,4)
Dimmi 5 cose sul reticolo cristallino
-sono il risultato di un legame ionico
-sono solidi a temperatura ambiente
-sono fragili (infatti si avvicina tra loro due reticoli cristallini con elevate energia reticolare, le particelle tendono a respingersi)
-hanno un elevato punto di fusione (perché l’energia reticolare è molto elevata)
-Conducono corrente allo stato fuso
La reazione di formazione di un composto ionico è esotermica o endotermica?
è una reazione molto esotermica.
Cos’è l’energia reticolare?
È l’energia che viene rilasciata durante la formazione del reticolo cristallino.
Cosa avviene durante la formazione di un composto ionico?
L’energia potenziale si abbassa per rendere
-Massime le forze di attrazione tra gli ioni
-Minime le forze di repulsione tra gli ioni
Qual è la direzione del legame ionico e covalente?
-ionico: tutte le direzioni
-covalente: spazio tra i due nuclei degli atomi impegnati nel legame
Tra chi si forma il legame covalente?
Tra atomi che mettono in comune gli elettroni più esterni per raggiungere la configurazione elettronica esterna più stabile
Dove è maggiore la probabilità di trovare gli elettroni nel legame covalente?
Nello spazio compreso tra i due nuclei degli atomi impegnati in nel legame
Qual è il prodotto del legame
-covalente
-ionico
-covalente: molecola
-ionico. Reticolo cristallino
Quali sono i due tipi di legame covalente?
Dimmi 3 cose sul momento dipolare
-è una grandezza fisica che indica la polarità di un legame covalente polare
-si forma quando c’è una separazione tra carica positiva e carica negativa (in particolare aumenta all’aumentare della distanza/ separazione tra le cariche
-il momento di polare relativo a due particelle di carica (q) uguale ma di segno opposto, separate da una distanza R è uguale a :
Come posso calcolare la percentuale di carattere ionico?
Qual è la differenza tra legame covalente polare, legame covalente puro e legame ionico
Quali sono le 4 teorie relative ai legami chimici?
-teoria di lewis
-teoria del legame di valenza (VB)
-teoria degli orbitali ibridi
-teoria degli orbitali molecolari (MO)
Cosa affermano la teoria del legame di Lewis?
Il legame interessa solo gli elettroni più esterni degli atomi, infatti ogni atomo tende a completare gli orbitali del livello più esterno (per avere otto elettroni nel livello di valenza, come afferma la regola dell’ottetto).
Ciò può avvenire in due modi :
-Assumendo o cedendo elettroni (LEGAME IONICO)
-Condividendo elettroni (LEGAME COVALENTE)
Cosa afferma la regola dell’ottetto?
Ogni atomo, quando si lega con altri atomi, assume la configurazione elettronica dei gas nobili(ossia otto elettroni nel livello più esterno occupato, che anche detto guscio di valenza)
Cos’è un ibrido di risonanza?
È la media delle strutture di Lewis possibili per quella molecola
Dimmi 3 cose sulla carica formale
-è una carica fittizia che ci permette di capire quale struttura di Lewis si avvicina maggiormente alla molecola reale
-e la carica che l’atomo avrebbe se tutti gli elettroni di legame fossero ripartiti equamente tra gli atomi
- si calcola come:
Dimmi 4 regole da seguire per la carica formale
-la somma delle cariche formali in una molecola neutra deve essere uguale a zero
- la somma delle cariche formali in uno ione deve essere uguale alla carica dello ione
- più la carica formale è vicina allo zero, più la struttura di lewis si avvicina alla molecola reale
- Quando la carica formale non può essere evitata, le cariche formali negative devono trovarsi sugli atomi più elettronegativi
Quali sono i limiti della regola dell’ottetto?
-è seguita fino agli elementi del secondo periodo
-Non spiega la formazione del legame covalente in quei casi in cui le molecole:
1) hanno un numero dispari di elettroni (es.NO)
2) fanno otetti incompleti (BF3/BH3)
3)hanno ottetti espansi (fino a 12/14) es.H2SO4, elementi dal terzo periodo in poi (es. As,S)
Cosa afferma la teoria del legame di valenza (VB)?
-Si forma un legame covalente tutte le volte che due orbitali atomici con un solo elettrone si combinano per accoppiare il proprio elettrone (così:si aumenta la densità elettronica tra i nuclei dei due atomi, diminuisce l’energia potenziale e si forma un orbitale molecolare contente due elettroni con spin antiparallelo)
-ALTRA FORMULAZIONE: gli atomi formano un numero di legami pari al numero di orbitali semi occupati nel loro livello più esterno
Quali sono i due tipi di legame che si possono formare secondo la teoria del legame di valenza?
-legame σ—-> deriva da una sovrapposizione frontale degli orbitali
-legame π—-> deriva da una sovrapposizione laterale degli orbitali
Dimmi 4 cose sul legame sigma
-è più forte del legame Pi greco
-è il primo legame che si forma
-è l’ultimo legame che si rompe
-Non si può formare più di un legame sigma con lo stesso atomo, perché non ci sono più di due orbitali che puntano nella stessa direzione
Da cosa dipende la forza del legame secondo la teoria del legame di valenza?
La forza del legame dipende dalla sovrapposizione dei due orbitali atomici, in particolare aumenta all’aumentare della sovrapposizione tra i due orbitali atomici
(PRINCIPIO DELLA MASSIMA SOVRAPPOSIZIONE)
Qual è la sovrapposizione efficace, secondo il principio della massima sovrapposizione, tra
-Due orbitali S
Due orbitali P
Un orbitale S e un orbitale P
Gli orbitali di tipo s hanno simmetria sferica e quindi la sovrapposizione fra due
orbitali di tipo s non presenta vincoli direzionali
• Un orbitale p e un orbitale s possono sovrapporsi in modo efficace solo
quando l’orbitale s giace lungo l’asse che contiene i due lobi dell’orbitale p
• La sovrapposizione fra due orbitali di tipo p può avvenire in modo efficace se i
due orbitali sono disposti lungo lo stesso asse (sovrapposizione lato-lato)
Tra quali orbitali può avvenire il legame
-sigma
-pi greco
Quali sono i limiti della teoria del legame di valenza?
-non spiega la forma delle molecole più semplici (es.H2O)
-Non spiega perché alcune molecole formano un numero di legami maggiori rispetto al numero di orbitali semi occupati (es.C)
-Gli elettroni sono trattati come se risiedessero negli orbitali quanto meccanici calcolati per gli atomi (si considera l’interazione tra singoli elettroni di singoli atomi) (LIMITE DELLA TEORIA DEGLI ORBITALI IBRIDI)
Cosa afferma la teoria degli orbitali ibridi?
prima della sovrapposizione con gli orbitali atomici di un altro atomo, gli orbitali atomici di un dato atomo possono essere combinati linearmente per dare origine a cosiddetti orbitali ibridi
Cos’è un orbitale ibrido?
È la combinazione lineare degli orbitali atomici (= somma delle funzioni d’onda che descrivono gli orbitali atomici)
Dimmi 2 caratteristiche degli orbitali ibridi
-sono degeneri
-Sono orientati per interferire il meno possibile tra loro
Quanti orbitali ibridi ottengo da N orbitali atomici?
Da N orbitali atomici ottengo N orbitali ibridi
(il numero di orbitali ibridi è sempre uguale al numero di orbitali atomici)
Cos’è l’ibridazione?
È il processo attraverso il quale gli atomi ricombinano i loro orbitali atomici (s,p,d,f) per formare gli orbitali ibridi utili per i legami
Cosa afferma la teoria VSEPR?
Gli elettroni si distribuiscono nello spazio per andare a minimizzare le forze di repulsione tra gli atomi (quindi si dispongono il più lontano possibile tra loro)
Qual è il limite della teoria VSEPR?
Considera la formazione di un legame come l’interazione tra soli due orbitali
Come faccio a capire quanti orbitali ibridi forma un atomo?
Un atomo forma tanti orbitali ibridi quanti sono i “legami sigma che deve formare + le coppie di elettroni di non legame che possiede”
Che tipo di legami fanno gli orbitali ibridi?
Solo legami sigma
(Infatti il legame Pi greco implica gli orbitali P che:
-non sono stati utilizzati nel legame sigma
-che sono perpendicolari agli orbitali ibridi)
Qual è l’angolo di legame dell’acqua?
104,5 gradi
qual é l’ibridazione del carbonio nel legame
-Semplice
-Doppio
-Triplo
Quali sono le ibridazioni possibili?
Qual è l’innovazione della teoria degli orbitali molecolari (MO)?
-l’equazione di schroodinger viene risolta per tutta la molecola e non per il singolo atomo, così si ottengono gli orbitali molecolari
Qual è la differenza tra VB e MO?
-Nella teoria degli orbitali molecolari, la combinazione lineare avviene tra orbitali atomici di valenza di atomi diversi
Dimmi tre regole sulla teoria degli orbitali molecolari
-si combinano tra loro gli orbitali con energie simili
-Per poter combinare tra loro gli orbitali si devono soddisfare i requisiti di simmetria (in modo tale da massimizzare la loro sovrapposizione)
-da N orbitali atomici ottengo N orbitali molecolari
Secondo la teoria degli orbitali molecolari, cosa ottengo dalla combinazione di due orbitali di valenza?
Cosa indica l’ordine di legame?
-Indica il numero di legami della molecola
Come faccio a capire l’ibridazione dell’atomo centrale?
Mi spieghi il caso particolare dell’ibridazione dell’allene?
Dimmi quattro cose sull’anione superossido (O2-)
-è un radicale libero
-è paramagnetico (ha 2 elettroni di antilegame non accoppiati)
-hauna carica totale di -1
-Si forma per riduzione dell’ossigeno molecolare da parte di un radicale semichinonico
Spiegare la formazione della molecola di He2 utilizzando la teoria degli orbitali molecolari:
La molecola non si forma perché, avendo ciascun atomo di He2 elettroni, si formerebbe un orbitale di legame sigma
con 2 elettroni e uno sigma di antilegame sempre con 2 elettroni, senza avere un vantaggio energetico;
Quando si forma un legame, secondo la teoria degli orbitali molecolari
Quando due atomi si avvicinano, si forma il legame se sommando le energie, è maggiore l’energia stabilizzante rispetto a quella destabilizzante (quindi ci deve essere un vantaggio energetico nel formare il legame)
Spiegami come si forma la molecola di idrogeno, secondo la teoria del legame molecolare
Mi spieghi come si forma la molecola di F2 secondo la teoria degli orbitali molecolari?
Mi spieghi come si forma la molecola di Li2 secondo la teoria degli orbitali molari?
Come fanno ad interagire gli orbitali 2s di legame e di anti-legame con gli orbitali 2p secondo la teoria degli orbitali molecolari?
Com’è l’energia di ionizzazione nei metalli?
Bassa
Descrivi il reticolo metallico
Gli ioni positivi del reticolo sono circondati da una nube elettronica mobile
Come sono gli elettroni nel legame metallico?
Sono delocalizzati (ossia i metalli condividono gli elettroni dei livelli più esterni)
Cosa afferma la teoria delle bande dei metalli?
Se applico al metallo una determinata differenza di potenziale si riesce a far passare un elettrone da un orbitale di legame ad uno di anti legame. In questo modo, l’elettrone salta negli orbitali vuoti e passa dalla banda di valenza alla banda di conduzione
(Questa teoria spiega la buona conducibiloità dei metalli)
Qual è la differenza tra conduttori semiconduttori e isolanti?
Conduttori: non c’è alcun gap energetico tra la banda di valenza e la banda di conduzione (quindi se l’elettrone viene eccitato, passa direttamente dalla banda di valenza a quella di conduzione)
Nei semiconduttori: c’è un piccolo gap energetico tra la banda di valenza e quella di conduzione
Negli isolanti: c’è un grande gap energetico tra la banda di valenza e quella di conduzione
Dimmi la differenza tra legame ionico, covalente, metallico
.
Perchè venne introdotta la teoria degli orbitali ibridi?
Venne introdotta nella teoria del legame di valenza per giustificare le geometrie molecolari
Dimmi due molecole con ottetti incompleti
BF3 e BH3
Cosa succede se aumenta l’ordine di legame di una molecola?
-Se aumenta l’ordine di legame: aumenta l’energia del legame e diminuisce la lunghezza del legame
