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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