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Concetti. Legame covalente. Legame ionico. Tipi di legame e ordine di legame. Legame di coordinazione. Polarità di legame. Legame metallico. VSEPR. Formule di struttura. Legame a idrogeno. Energia di legame. Energia necessaria per rompere il legame. AB (g) A(g) + B(g).

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Presentation Transcript


Concetti

Legame covalente

Legame ionico

Tipi di legame e ordine di legame

Legame di coordinazione

Polarità di legame

Legame metallico

VSEPR

Formule di struttura

Legame a idrogeno


Energia di legame

Energia necessaria per rompere il legame

AB (g) A(g) + B(g)

Poiché una molecola STABILE ha energia negativa rispetto allo zero dato da A e B isolati, la energia di legame è sempre positiva


Legame covalente polare vs. legame ionico

La polarità del legame aumenta all’aumentare della differenza di elettronegatività

Quando la differenza diventa molto grande (ca 2) la coppia elettronica di legame si considera completamente localizzata sull’atomo a maggiore elettronegatività

Il legame diventa un legame ionico


Il legame ionico

E pot= kc (QAQB/r)


Il legame ionico

E pot= kc (QAQB/r)

INTERAZIONE COULOMBIANA

NON DIREZIONALE!!


Il legame ionico

E pot= kc (QAQB/r)

NON CI SONO ELETTRONI IMPLICATI NEL LEGAME


Reticolo cristallino

Un sistema di Na ioni positivi e di Na ioni negativi organizzato in un reticolo cristallino è piu’ stabile rispetto a Na coppie isolate di ioni

NaCl (s) Na+(g) + Cl-(g)


Energia di dissociazione ed energia reticolare

NaCl (s) Na+(g) + Cl-(g)

Eexp=768 kJ

E pot= kcNa M(QAQB/r)

Ecalc=867 kJ

M= costante di Madelung

kc= 1/4pe0 costante dielettrica vuoto


Costante di Madelung

NaCl (s) Na+(g) + Cl-(g)

Eattr=-kc 6e2/r

Erep=+kc 12e2/ (2)1/2 r

Eattr=-kc 8e2/ (3)1/2 r

………………………

Eattr=-kc NAe2/r (6 -12 /(2)1/2 +8/ (3)1/2 -6/2…)

E pot= kcNa M(QAQB/r)

M= costante di Madelung


Costante di Madelung

NaCl1,7475

CsCl1,7627

ZnS1,6413

CaF25,0388


Considerazioni energetiche

CaO

Ca+ + O- vs Ca2+ + O2-

Eion= +447 kJ/mol

Eion= +2470 kJ/mol

Epot = -1010 kJ/mol

Epot = -4040 kJ/mol

Eret = -563 kJ/mol

Eret = -1570 kJ/mol

NaO ??


Il legame ionico

Il legame ionico è la risultante delle interazioni elettrostatiche fra gli ioni estese a tutto il cristallo


Il legame ionico

NOTA BENE!!

In questa figura i “legami” NON esistono. Sono riportati solo per apprezzare i numeri di coordinazione di Li+ O2-, ma NON SONO Coppie di Lewis


Geometria di coordinazione

Coordinazione è un termine improprio

Figura 5.4


I reticoli Cristallini

Cubico

facce centrate

Cubico

corpo centrato

cubico

Figura 8.19


I reticoli Cristallini


Alcuni esempi

Li2O

CdCl2


Alcuni esempi

blenda

wurzite

Cubico a facce centrate

Tetragonale a facce centrate


Concetti

Legame covalente

Legame ionico

Tipi di legame e ordine di legame

Legame di coordinazione

Polarità di legame

Legame metallico

VSEPR

Formule di struttura

Legame a idrogeno


I composti di coordinazione

  • Si è definito composto di coordinazione un composto in cui l'atomo centrale forma un numero di legami maggiore del suo numero di ossidazione quando esso sia maggiore o uguale a 0.


Composto di coordinazione

  • Il metallo mette a disposizione orbitali vuoti

  • Il legante mette a disposizione una coppia elettronica e un orbitale

  • Sono legami molto polari, e la polarizzazione è diretta verso l’atomo che mette in compartecipazione la coppia elettronica= atomo donatore


Esempi

di leganti


Concetti

Legame covalente

Legame ionico

Tipi di legame e ordine di legame

Legame di coordinazione

Polarità di legame

Legame metallico

VSEPR

Formule di struttura

Legame a idrogeno


Metalli e non metalli

  • Si definiscono metalli quegli elementi che hanno un numero di elettroni esterni inferiori ed in qualche caso uguale,a quello degli orbitali esterni s e p, e che hanno una energia di ionizzazione relativamente bassa.

  • Il passaggio dai metalli ai non metalli avviene con gradualita' lungo ciascun gruppo e periodo e quindi non e' possibile stabilire una distinzione netta fra essi. Tuttavia i metalli hanno delle proprieta' comuni anche se possedute in grado diverso. Quelle principali sono: conducibilita' termica ed elettrica, strutture cristalline compatte, malleabilita' e duttilita'. I metalli hanno energia di ionizzazione relativamente bassa.


Un metallo non puo’ utilizzare legami a coppia di elettroni

  • Si definiscono metalli quegli elementi che hanno un numero di elettroni esterni inferiori ed in qualche caso uguale,a quello degli orbitali esterni s e p, e che hanno una energia di ionizzazione relativamente bassa.

Es: Na conf elettr [Ne]3s1


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Raffigurazione schematica del legame nei metalli: reticolo di cationi immersi in un “mare” di elettroni mobili

Elettroni mobili

I legami sono delocalizzati nell’intero cristallo e gli elettroni di valenza non sono legati ad un particolare atomo ma possono muoversi liberamente da un atomo all’altro


Legame metallico. Modello a Bande


Modello a Bande. Elementi del 14° Gruppo


Modello a Bande. Elementi del 14° Gruppo

I Semiconduttori


I legami che abbiamo visto

Legame covalente omopolare

Legame covalente polare

Legame ionico

Legame di coordinazione

Legame metallico

Legame a idrogeno

Il legame a idrogeno rientra tra le interazioni intermolecolari e sarà discusso nel capitolo successivo

NON VUOL DIRE CHE ABBIA MINORE IMPORTANZA!!!


Le forze intermolecolari

Interazioni di Van der Waals

Interazioni deboli

Forze di London

Legame a idrogeno


Dipolo elettrico

m=0

m>0

m=Qd

m> > 0


Ogni volta che ho un legame covalente tra due atomi con elettronegatività diversa,

Ottengo un dipolo elettrico. Si tratta di un dipolo permanente

Dipolo elettrico

m=Qd


Dipolo istantaneo


Dipolo indotto

hn=dipende dalla energia di ionizzazione

a=polarizzabilità

r=separazione di carica

m=aE

75 J -1 vs 400000 Jmol-1


Misura la facilità con la quale la nube elettronica puo’ venire distorta, per esempio dalla presenza di un campo elettrico o di un altro dipolo

Dipende dalla forza con cui gli elettroni esterni sono vincolati al nucleo. Maggiore l’energia di ionizzazione, minore la polarizzabilità

Polarizzabilità


Le molecole polari e l’interazione per orientazione

Le molecole polari si attraggono reciprocamente per effetto dei loro dipoli in modo da rendere massima l’interazione dipolo-dipolo, detta anche interazione per orientazione

Uattr -m/d6

Deboli interazioni a corto raggio dovute alla presenza di dipoli elettrici istantanei rendono conto delle attrazioni fra molecole


Geometria molecolare e polarità delle molecole

IMPORTANTE!!


Interazione per orientazione


Interazione per induzione

  • Il dipolo permanente di una molecola induce su un’altra molecola, polare o non polare, un dipolo, chiamato indotto.

  • Esiste una attrazione fra dipolo permanente e dipolo indotto.


Forze di interazione di van der Waals

  • Le interazioni fra dipoli reciprocamente indotti, quelle per orientazione e quelle per induzione sono raggruppate sotto il termine generico di forze di interazione di van der Waals


Contributo % delle varie forze di van der Waals al legame intermolecolare


Interazioni di VdW e proprietà fisiche

La temperatura di ebollizione è un indice della forze intermolecolari. Tanto esse sono maggiori tanto piu’ il composto tende ad avere alta Teb

Dipende dallaPolarizzabilità!


Interazioni di VdW e proprietà fisiche

Esse aumentano anche all’aumentare della complessità della molecola


CONCETTI

Dipolo permanente

FORZE INTERMOLECOLARI

Dipolo istantaneo

Interazione per orientazione

Dipolo indotto

Interazione per induzione

Polarizzabilità

Interazioni di VdW e proprietà fisiche

Interazioni di VdW e tabella periodica


Legame a idrogeno


Legame a ponte di idrogeno

Il legame di idrogeno si instaura fra un atomo di idrogeno legato a un atomo molto elettronegativo e una coppia solitaria dell’atomo molto elettronegativo appartenente a un’altra molecola

O

H

H

O

H

H


Legame a ponte di idrogeno


Natura elettrostatica?

Legame direzionale

Solo con O, N, F, in sistemi biologici anche con S

Piu’ forte delle forze di VdW, ma un ordine di grandezza piu’ piccolo dei legami covalenti

20-40 kJ mol-1

Esiste una densità elettronica tra i due atomi, NON è uguale al legame ionico! E’ assimilabile ad un debole legame chimico


Perché lo indico con una linea tratteggiata ?

Un atomo di idrogeno non puo’ formare due legami a coppia di elettroni, quindi é formalmente sbagliato indicare il legame ad idrogeno come la compartecipazione di un doppietto elettronico di Lewis

Tuttavia, a differenza delle altre interazioni intermolecolari, il legame a idrogeno é DIREZIONALE, perché dipende dalla geometria delle coppie elettroniche intorno all’atomo “elettron-donatore”.

Quindi é legittimo, anzi necessario, rappresentarlo graficamente in qualche modo per evidenziare la presenza NON di una interazione a distanza ma di una organizzazione geometrica e strutturale del sistema.


  • Il legame ad idrogeno negli acidi nucleici

Il legame ad idrogeno nella formazione della struttura adoppia elica del DNA


  • Il legame ad idrogeno negli aminoacidi

Legami ad idrogeno tra

due diversi foglietti b


Legame a idrogeno e proprietà fisiche

NH3

NH4+


Concetti

Legame covalente

Legame ionico

Tipi di legame e ordine di legame

Legame di coordinazione

Polarità di legame

Legame metallico

VSEPR

Formule di struttura

Legame a idrogeno


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