4.struttura degli ossiacidi

Chimica
Silvia LICOCCIA
Professore Ordinario di Fondamenti Chimici per le Tecnologie
Dipartimento di Scienze e Tecnologie Chimiche
Università di Roma “Tor Vergata”
STRUTTURA
DEGLI OSSIACIDI
Orbitali ibridi e legami multipli
I legami π non hanno simmetria cilindrica lungo l’asse di
legame e derivano dalla sovrapposizione di fianco di orbitali p
(o d) non ibridi.
Un legame π ha due regioni
di densità elettronica, una al
di sopra e una al di sotto
dell’asse del legame σ.
+
Un legame doppio è sempre costituito da un legame σ più un
legame π e un legame triplo è costituito da un legame σ e da
due legami π.
I legami π sono formati da orbitali non ibridi: nelle molecole
contenenti legami multipli l’ibridazione riguarderà tutti gli
orbitali (gli orbitali ibridi formano legami più forti) tranne
quelli necessari per formare i legami π.
Struttura degli ossiacidi
Gli ossiacidi sono composti di formula generale HxAOy in cui A
è un non metallo.
Nel costruire la loro struttura bisogna ricordare alcune regole:
• L’idrogeno forma di regola un solo legame covalente ed è
pertanto, salvo rarissime eccezioni, un atomo terminale.
• S e in una molecola ci sono atomi di differente
elettronegatività, l’atomo meno elettronegativo è, di regola,
quello che lega intorno a sé gli atomi più elettronegativi.
Così in (quasi) tutti gli ossiacidi, l’H è legato all’O.
• Gli atomi sono disposti nello spazio in modo che le distanze
reciproche siano massime e sia quindi minimo il contenuto
energetico dell’insieme.
Si utilizzano, nella teoria VB, i concetti di separazione
di carica (carica formale) e di espansione dell’ottetto.
Ossiacidi: H2CO3
atomodidiOOeeun
due
C: atomo centrale a cui si devono legare 21 atomi
gruppi -OH
gruppo
-OH
Tutti gli atomi devono essere legati: i primi legami da
considerare sono quelli tra C, OH e O
Ossiacidi: H2CO3
Un elettrone spaiato si utilizza per formare il legame π.
L’atomo di C sarà ibridizzato sp2 e la geometria molecolare
sarà trigonale planare
Ossiacidi: H3PO4
P: atomo centrale a cui si devono legare 1 atomo di O e tre gruppi
-OH
3s
3p
Poiché tutti gli atomi devono essere legati, e si devono formare 4
legami σ (i più forti), è necessario avere 4 e spaiati.
In questo caso il livello 3d è solo di poco energeticamente
superiore al 3p e al 3s, pertanto si può ipotizzare il seguente stato
di valenza per l’atomo di P.
3s
Ossiacidi: H3PO4
Un e spaiato (d) si utilizza per formare il legame π.
L’atomo di P
sarà ibridizzato
sp3 e la
geometria
molecolare
sarà
tetraedrica
Un caso difficile: HNO3
tre e formano i 3 legami σ
La formazione di doppi legami richiederebbe la promozione di
uno degli e dell’N dal livello con il numero quantico principale
n = 2 a quello con n = 3 con creazione di uno stato di valenza:
la differenza di E è troppo elevata
Un caso difficile: HNO3
Si immagina il completo trasferimento
di un e dall’N all’O con formazione di
una specie con separazione di carica
(carica formale):
Un caso difficile: HNO3
Gli elettroni spaiati residui
dell’atomo di N e dell’atomo di O si
utilizzano per formare il legame π.
L’atomo di N risulta quindi ibridizzato sp2 e le due possibili
strutture di risonanza sono: