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Chimica Generale/Organica: Teorie sugli orbitali

Chimica Organica/Generale
Teorie sugli orbitali

Legame di valenza:
Il  legame secondo la teoria del legame di valenza afferma che una coppia di elettroni con spin opposto localizzata tra un coppia di atomi costituisce un legame.
I legami sono formati dalla sovrapposizione di due orbitali atomici, inoltre il legame si forma per abbassare l’energia potenziale dei due elettroni spaiati, in questo modo si stabilizza l’atomo. La stabilizzazione è, dunque, un abbassamento dell’energia potenziale. La distanza di legame è fissa, poiché esiste un equilibrio fra le forze attrattive e repulsive; le prime fra l’elettrone e i protoni del nucleo, repulsive fra i due elettroni di legame e soprattutto fra i due nuclei.
Ibridazione:
Prendiamo il metano come esempio. CH₄. Descriviamolo ora secondo la teoria del legame di valenza:
Per fare 4 legami con i 4 H il carbonio centrale dovrebbe avere 4 elettroni di valenza, primo problema, il carbonio ha solo 2 elettroni sullo strato più esterno. Inoltre gli angoli di legame sono errati, nel metano sono 109,5 gradi, mentre gli orbitali 2p, quelli di valenza del carbonio, formano fra loro legami di 90 gradi, mentre i 2s sono sferici e quindi liberi di formare legami con ogni angolo.
Pauling risolse il problema con la teoria dell’ibridazione: gli orbitali atomici s,p ed eventualmente d, possono mescolarsi tra loro per formare nuovi orbitali ibridi. La teoria è regolata da 3 principi:
1.       Il numero degli orbitali ibridi è uguale al numero degli orbitali atomici che si sono combinati.
2.       Gli orbitali ibridi si costruiscono combinando sempre un orbitale s, con p o d, in numero sufficiente da avere orbitali ibridi per accogliere gli elettroni di legame e le coppie di non legame sull’atomo centrale.
3.       I nuovi orbitali sono diretti dall’atomo centrale verso gli atomi esterni, in modo da sovrapporsi meglio e formare forti legami.
Posso quindi avere orbitali ibridi sp, sp², sp³, sp³d, sp³d².
Orbitali molecolari:
Gli orbitali atomici s e p si combinano a formare orbitali più delocalizzati.
Primo principio: il numero degli orbitali molecolari è sempre uguale al numero degli orbitali atomici che si sono combinati.
Esempio: H₂, Idrogeno molecolare. 1s. Si combinano due orbitali s, quindi nascono due orbitali molecolari. Uno orbitale si è quello dove ho la maggior probabilità di trovare gli elettroni,lo chiamo orbitale legante, sigma. L’altro sarà quello in cui la probabilità di trovare elettroni sarà molto bassa, si chiama antilegante, sigma star.
Secondo principio: l’orbitale legante ha minor energia degli orbitali atomici, l’orbitale antilegante ha maggior energia.
Terzo principio: gli elettroni vengono assegnati ad orbitali avente energia via via crescente.
Quarto principio: gli orbitali si combinano nel modo migliore pre formare orbitali molecolari se hanno energie simili.


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