8. ORBITALI MOLECOLARI [modalità compatibilità] .tre orbitali ibridi sp G. Micera - Chimica Generale

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ORBITALI ORBITALI

MOLECOLARIMOLECOLARI

Una molecola dotata di unaUna molecola dotata di una serie di orbitali detti

orbitali molecolari

Gli elettroni risiedono negli orbitali molecolari che in molti casi sono distribuitimolecolari che, in molti casi, sono distribuiti

(delocalizzati) su tutta la molecola

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

Gli OM si possono interpretare come interferenza costruttiva o distruttiva delle funzioni donda

atomiche

Comportamento ondulatorioComportamento ondulatoriodellelettrone

ee

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

Interferenza delle ondecostruttiva o distruttiva

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

Rafforzamento della probabilit

+ + Legame+ + Legame

++ Antilegame

Diminuzione della probabilit

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

Interferenza costruttiva = Orbitale di legameLe funzioni donda si sommano punto per punto

combinazione in fase(somma)(somma)

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

Interferenza costruttiva = orbitale di legameInterferenza costruttiva = orbitale di legame

La somma si eleva al quadrato: probabilit di trovareLa somma si eleva al quadrato: probabilit di trovare lelettrone

tot2 = (A + B)2 = (A + B)2

2

[A2 + 2(A B) + B2 ]A B

tot2

nella zona internucleare la densit elettronica aumenta di + (A B)

A B

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

Gli atomi si muovono luno verso laltro e le funzioniG a o s uo o o u o e so a o e e u o

donda degli elettroni si sovrappongono con la

stessa fase, producendo aumento della densiti

elettronica tra i nucleielettronica tra i nuclei.

Lenergia del sistema diminuisce.

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

Laumento di densit elettronica tra i nucleidovuto alla sovrapposizione in fase riducelentit della repulsione tra le cariche positive.

Un OM di legame sar a pi bassa energiaUn OM di legame sar a pi bassa energia(pi stabile) rispetto a due atomi di H isolati.

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

Interferenza distruttiva = orbitale di antilegame

Le funzioni donda si sottraggono punto per punto

combinazione in opposizione di fase(differenza)( )

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

Interferenza distruttiva = orbitale di antilegameInterferenza distruttiva = orbitale di antilegame

La differenza si eleva al quadrato: probabilit di trovareLa differenza si eleva al quadrato: probabilit di trovare lelettrone

( )2

t t2 = (A - B)2 =

(A - B)2Piano nodale

2 tot (A B) [A2 - 2(A B) + B2 ]

tot2

nella zona internucleare la densit elettronica diminuisce di (A B)

A B

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

EEne

1s

rgiia

1s

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

H H Gli orbitali sono di tipoi t i ili d i: simmetria cilindricaintorno allasseinternucleareinternucleare

o.m. di antilegame

H1s H1s

Energia

H1s H1so.m. di legame

g

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

Per linterazione di antilegame lenergia

E

aumenta al diminuiredella distanza tra i nuclei

*1santilegame

Per linterazione di

1s

legame

legame c un minimo di energia: la distanza la distanza1s

distanza di legame

legame la distanza la distanzadi legame, lenergiacorrispondente

1s

distanza di legamelenergia di legame

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

Orbitale molecolareOrbitale molecolareCombinazione degli orbitali atomici.

H22 *1s

1s 1sE*

E

1s

E* > E

La destabilizzazione dellorbitale di antilega-La destabilizzazione dell orbitale di antilegame maggiore della stabilizzazione dellor-bitale di legamebitale di legame

Perci una molecola di He2 meno stabiledi 2 atomi di He (ossia non si forma)( )

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

H + HH2+ H2

* **1s *1s

1s1s 1s1s

1s 1s

Ordine di legame = 1Ordine di legame = 0,5

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

HeHe + o H - He2He2+ o H2-

*1s *1s

1s1s 1s1s

1s 1s

O di di l 0O di di l 0 5

1s

Ordine di legame = 0Ordine di legame = 0,5

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

Li LiLi22

*2s

gia 2s 2s

2s

Ener

g 2s

*1s

1s 1s

1s

Configurazione elettronica(1 )2(1 *)2(2 )2(1s) (1s ) (2s)

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

Be BeBe2

*2s

nerg

ia2s 2s

2sEn

1s 1s

*1s

1s 1s

1s

Combinazione degli orbitali p(sovrapposizione ):(sovrapposizione ):

+legame

2pz+ pz

+antilegame

2pz

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

Combinazione degli orbitali p (sovrapposizione )

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

*

F

*2p

F2 *2p

2p

2pConfigurazione elettronica:

(2s)2(2s*)2(2p)2(2p*)4(2p*)4

*2sOL = (1-1+1+2-2) = 1

2s

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

*

O

*2p

O2 *2p

2p

2pConfigurazione elettronica:

(2s)2(2s*)2(2p)2(2p*)4(2p*)2

*2sOL = (1-1+1+2-1) = 1

2s

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

Uno dei primi successi della teoria dellorbitale molecolare fu la capacit di spiegare il

paramagnetismo di O2

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

*

O -

*2p

O2 *2p

2p

2pConfigurazione elettronica:

(2s)2(2s*)2(2p)2(2p*)4(2p*)3

*2sOL = (1-1+1+2-1,5) = 1,5

2s

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

N

*2p

Ne2 *2p

2p

Configurazione elettronica:(2s)2(2s*)2(2p)2(2p*)4(2p*)4 (2p*)2 2p( 2s) ( 2s ) ( 2p) ( 2p ) ( 2p ) ( 2p )

*2sOL = (1-1+1+2-2-1) = 0

2sG. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

*

F

*2p

F2 *2p

2p

2pConfigurazione elettronica:

(2s)2(2s*)2(2p)2(2p*)4(2p*)4

*2sOL = (1-1+1+2-2) = 1

2s

2p

In O F Ne gli2p 2p

In O2, F2, Ne2 gli orbitali sono

sufficientemente ti 2p

separatiInterazione 2s-2p

2sGli bi li l l i

2sGli orbitali molecolari 2s e 2p interagiscono (ovvero si

respingono)

Risultato: si abbassa la energia di 2s e si innalza

B2, C2, N2g 2s

quella di 2p

Orbitali Molecolari

2p2p **2p

2p

2p 2p

orbitaliorbitali2s2s

*

2p

atomiciorbitaliatomici

2s

1s1s*

2s

*1s

1s

B2*2p

B2*2p

2p

2p

*2s

2s

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

*2p

C2 *2p22p

2p

*2s

2s

*2 2p

*2p

N 2p

2p

N2 2p

*2s

2p

2s

Specie Ordine di Lunghezza di

Energia di legame legame/ legame/kJ mol-1

H2+ 0,5 1.052 256H 1 0 741 436H2 1 0.741 436H2- 0,5 - 100-200He2 0 2.97 0.1*Li2 1 2.67 101Be2 0 - 4B2 1 1.59 289C2 2 1.24 599N2 3 1.10 942O2 2 1.21 493O2+ 2,5 1.12 643O2- 1,5 1.35 395O22- 1 1.49 -O2 9F2 1 1.41 155

Ne2 0 3.10 0.2** Energie dovute alle forze di van der WaalsEnergie dovute alle forze di van der Waals.

OO3

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

ibridizzazione sp2ibridizzazione spdellossigeno centrale

orbitale p puro

ibridizzazionet bit li ib idi 2

atomo di Otre orbitali ibridi sp2

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

ibridizzazione sp2 degliibridizzazione sp degli ossigeni terminali

orbitale p puroorbitale p puro

ibridizzazionetre orbitali ibridi sp2

atomo di Op

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Legame in O3

si combinano 3 orbitali p = 3 orbitali molecolarisi combinano 3 orbitali p 3 orbitali molecolari

antilegame g

non legameatomi di O terminali

atomo di O centrale

non legame

terminali legame

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

Legame in O3

di antilegame

di non legame rgia g

Ene

r

di legame

gli elettroni di legame sono liberi di muoversi lungo la molecola = delocalizzazione

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

Benzene C6H6

G. Micera - Chimica Generale ed Inorganica

orbitali di antilegame

gia

Ene

rg

orbitali di legame

3 coppie di elettroni

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B

A

BAA

B

B

A

covalente ionicoEffetto della covalentepuro elettronegativit

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