Approfondimenti capitolo 9 (Formule di Lewis) e capitolo 11

Approfondimenti capitolo 9
(Formule di Lewis)
e capitolo 11
(interazioni intermolecolari
Scrivere le Strutture di Lewis
1. Disegna la struttura dello scheletro del composto
posizionando gli atomi legati vicini fra di loro.
Generalmente l’elemento meno elettronegativo sta al
centro. H ed F sono generalmente* terminali
2. Conta il numero totale degli elettroni di valenza.
Aggiungi 1 per ogni carica negativa. Sottrai 1 per ogni
carica positiva.
3. a) Disegna un singolo legame tra l’atomo centrale e
ognuno degli atomi che lo circondano. b) Completa
l’ottetto per tutti gli atomi (tranne che per l’idrogeno) con
coppie solitarie usando tutti gli elettroni di valenza,
lasciando per ultimo l’atomo centrale
4. Se l’atomo centrale ha meno di otto elettroni prova a
formare doppi o tripli legami fino al raggiungimento
dell’ottetto.
Scrivi la struttura di Lewis del trifluoruro di azoto (NF3).
Stadio 1 – N è meno elettronegativo di F, metti N al centro
Stadio 2 – Conta gli elettroni di valenza N - 5 (2s22p3) and F - 7 (2s22p5)
5 + (3 x 7) = 26 elettroni di valenza
Stadio 3 – Disegna legami singoli tra gli atomi N e F e completa
gli ottetti sugli atomi N e F.
Verifica finale : Controlla che il numero degli e- nella struttura sia
uguale al numero degli e- di valenza
3 legami singoli (3x2) + 10 coppie solitarie (10x2) = 26 elettroni di valenza
F
N
F
F
Scrivi la struttura di Lewis dello ione carbonato (CO32-).
Stadio 1 – C è meno elettronegativo di O, metti C nel centro
Stadio 2 – Conta gli elettroni di valenza
C = 4 (2s22p2) and O = 6 (2s22p4) ; 2 cariche negative = 2e4 + (3 x 6) + 2 = 24 elettroni di valenza
Stadio 3 – Disegna legami singoli tra gli atomi C e O e completa l’ottetto
partendo dagli atomi esterni.
Verifico che il numero degli e- nella struttura sia uguale al numero
degli e- di valenza
3 legami singoli (3x2) + 9 coppie solitarie (9x2) = 24 elettroni di valenza
Stadio 4 - Il carbonio non raggiunge l’ottetto, formo un doppio legame
O
C
O
O
2 legami singoli (2x2) = 4
1 doppio legame= 4
8 coppie solitarie (8x2) = 16
Totale = 24
Le due possibili strutture per la formaldeide (CH2O)
H
C
O
H
H
C
H
O
La carica formale di un atomo è la differenza tra il numero
degli elettroni di valenza in un atomo isolato e il numero di
elettroni assegnati a quell’atomo nella struttura di Lewis
carica formale
dell’atomo in
una struttura
di Lewis
=
numero totale
degli elettroni
di valenza
nell’atomo
libero
-
numero totale
degli elettroni
non legati
-
1
2
(
numero totale
)
degli elettroni
di legame
La somma delle cariche formali degli atomi in una molecola
o in uno ione deve essere uguale alla carica della molecola
o dello ione.
La carica formale di un atomo è la differenza tra il numero
degli elettroni di valenza in un atomo isolato e il numero di
elettroni assegnati a quell’atomo nella struttura di Lewis
carica formale
dell’atomo in
una struttura
di Lewis
=
numero totale
di elettroni di
valenza
nell’atomo
libero
-
numero totale
di elettroni
non legati
-
1
2
(
numero totale
degli elettroni
di legame
Ovvero … rompiamo i legami ed assegnamo
metà degli elettroni di legame all’atomo in esame
)
H
-1
+1
C
O
H
C – 4 eO – 6 e2H – 2x1 e12 e-
2 legami singoli(2x2) = 4
1 doppio legame= 4
2 coppie solitarie (2x2) = 4
Totale = 12
carica formale
di un atomo in
una struttura
di Lewis
=
carica
formale di C
= 4 -2 -½ x 6 = 4 – 5 = -1
carica
formale di O
numero degli
elettroni di
valenza
nell’atomo
libero
-
numero degli
elettroni non
legati
-
1
2
H
= 6 -2 -½ x 6 = 6 – 5 = +1
(
numero degli
elettroni di
legame
)
-1
+1
C
O
4-5
6-5
H
H
H
0
C
carica formale
di un atomo in
una struttura
di Lewis
0
O
=
carica formale
di C
carica formale
di O
C – 4 eO – 6 e2H – 2x1 e12 enumero degli
elettroni di
valenza
nell’atomo
libero
-
2 legami singoli (2x2) = 4
1 doppio legame= 4
2 coppie solitarie(2x2) = 4
Totale = 12
numero degli
elettroni non
legati
= 4 - 0 -½ x 8 = 0
-
1
2
(
H
H
= 6 -4 -½ x 4 = 0
numero degli
elettroni di
legame
)
0
C
0
O
4-4
6-6
Carica formale e strutture di Lewis
1. Per molecole neutre, una struttura di Lewis senza
cariche formali è preferibile ad una in cui sono
presenti cariche formali.
2. Le strutture di Lewis con cariche formali grandi sono
meno plausibili di quelle con cariche formali piccole.
3. Tra le varie strutture di Lewis con distribuzione
simile di carica formale, la più plausibile è quella in
cui le cariche formali negative sono poste sugli
atomi più elettronegativi.
Qual è la struttura di Lewis più probabile per CH2O?
H
-1
+1
C
O
H
H
H
0
C
0
O
HCN oppure HNC
??
Scrivere le Strutture di Lewis
1.
Disegna la struttura dello scheletro del composto posizionando gli atomi legati vicini fra di
loro. Generalmente l’elemento meno elettronegativo sta al centro. H ed F sono
generalmente* terminali
2.
Conta il numero totale degli elettroni di valenza. Aggiungi 1 per ogni carica negativa.
Sottrai 1 per ogni carica positiva.
3.
a) Disegna un singolo legame tra l’atomo centrale e ognuno degli atomi che lo circondano.
b) Completa l’ottetto per tutti gli atomi (tranne che per l’idrogeno) con coppie solitarie
usando tutti gli elettroni di valenza, lasciando per ultimo l’atomo centrale
4.
Se l’atomo centrale ha meno di otto elettroni prova a formare doppi o tripli legami fino al
raggiungimento dell’ottetto.
5.
Calcola le cariche formali
•
Per molecole neutre, una struttura di Lewis in cui non ci sono cariche formali è preferibile ad una in cui
sono presenti cariche formali.
•
Le strutture di Lewis con cariche formali grandi sono meno plausibili di quelle con cariche formali piccole.
•
Tra le varie strutture di Lewis con distribuzione simile di carica formale, la più plausibile è quella in cui le
cariche formali negative sono poste sugli atomi più elettronegativi.
Cosa succede quando una singola molecola non può essere
rappresentata accuratamente da una sola struttura di Lewis?
Una struttura di risonanza (formule delocalizzate) è una delle due o
più strutture di Lewis per una singola molecola che non può essere
rappresentata accuratamente da una sola struttura di Lewis.
Ozono O3
O
O
+
-
-
O
+
O
O
O
Strutture di risonanza (formule delocalizzate)
EQUIVALENTI
Quali sono le formule delocalizzate
dello ione carbonato (CO32-) ?
-
O
C
O
O
-
O
C
O
O
-
-
-
O
C
O
O
-
Una struttura di risonanza (formule delocalizzate) è una delle
due o più strutture di Lewis per una singola molecola che non
può essere rappresentata accuratamente da una sola struttura
di Lewis.
Strutture di risonanza (formule delocalizzate)
EQUIVALENTI
Strutture di risonanza (formule delocalizzate) DIVERSE,
allora scelgo in base alla distribuzione delle Cariche Formali
ORDINE DI LEGAME = numero di elettroni di legame/2
Ovvero
Numero di legami singoli (trattini) tra due atomi legati
legami covalenti singoli
H O H
O
or
C
O
legami doppi
N
N
triplo legame
H
O
H
Legame singolo =
Ordine di legame O-H 1
OL=1
Legame doppio = Ordine di legame C-O 2
OL=2
Legame triplo = Ordine di legame N-N 3
OL=3
Scrivere le Strutture di Lewis
1.
Disegna la struttura dello scheletro del composto posizionando gli atomi legati vicini fra di loro. Generalmente l’elemento
meno elettronegativo sta al centro. H ed F sono generalmente* terminali
2.
Conta il numero totale degli elettroni di valenza. Aggiungi 1 per ogni carica negativa. Sottrai 1 per ogni carica positiva.
3.
a) Disegna un singolo legame tra l’atomo centrale e ognuno degli atomi che lo circondano. b) Completa l’ottetto per tutti gli
atomi (tranne che per l’idrogeno) con coppie solitarie usando tutti gli elettroni di valenza, lasciando per ultimo l’atomo centrale
4.
Se l’atomo centrale ha meno di otto elettroni prova a formare doppi o tripli legami fino al raggiungimento dell’ottetto.
5.
Calcola le cariche formali
•
Per molecole neutre, una struttura di Lewis in cui non ci sono cariche formali è preferibile ad una in cui
sono presenti cariche formali.
•
Le strutture di Lewis con cariche formali grandi sono meno plausibili di quelle con cariche formali piccole.
•
Tra le varie strutture di Lewis con distribuzione simile di carica formale, la più plausibile è quella in cui le
cariche formali negative sono poste sugli atomi più elettronegativi.
6. Scrivo le formule delocalizzate ottenute e disegno la
formula media con le cariche formali (CF) e l’ordine
di legame (OL)
ORDINE DI LEGAME = numero di elettroni di legame/2
Ovvero
Numero di legami singoli (trattini) tra due atomi legati
2, 2
3, 1
1, 3
OL ha un valore per CIASCUNA coppia di atomi legata
ORDINE DI LEGAME = numero di elettroni di legame/2
Ovvero
Numero di legami singoli (trattini) tra due atomi legati
Per le Strutture di risonanza
L’ ORDINE DI LEGAME viene calcolato come
valore medio su tutte le formule delocalizzate
così come la CARICA FORMALE viene
calcolata come valore medio su tutte le
formule delocalizzate
O
O
+
-
-
O
O
OZONO
+
O
O
CF =
0
+1
O
OL =
O
2
-1
-1
-
+
O
1
O
+1
+
1
0
O
O
2
Ione Carbonato CO323 formule delocalizzate
-
O
C
O
O
-
O
C
O
O
-
-
-
O
C
O
O
-
OL = 4/3 per ciascun legame
CF = -2/3 su ciascun ossigeno, zero C
Strutture di risonanza (formule delocalizzate)
EQUIVALENTI
Ione Idrogeno Carbonato HCO32 formule delocalizzate
-
O
C
O
OH
O
C
O
OH
-
OL = uno singolo e due 3/2
CF = zero per C, OH e -1/2 su gli altri
Strutture di risonanza (formule delocalizzate)
EQUIVALENTI
Approfondimenti capitolo 11
interazioni intermolecolari
Effetti del legame ad idrogeno sui punti
di ebollizione e di fusione
La cella elementare
L’ultima cella in basso a destra è la
più piccola e più simmetrica
possibile, ed è quella scelta
normalmente come “cella primitiva”
che riproduce l’intero motivo per
traslazione. La cella in basso a
sinistra non è primitiva perchè
contiene un numero di palline
doppie di quella primitiva. Le celle
sopra (azzurre) non riproducono il
motivo con le sole traslazioni.