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Legame covalente polare

Il passaggio dal legame covalente al legame ionico è il risultato di una distribuzione elettronica non simmetrica. Il simbolo δ (lettera greca delta minuscola) indica una carica parziale, sia positiva (δ+) per gli atomi poveri di elettroni sia negativa (δ-) per gli atomi ricchi di elettroni.

Legame chimico: covalente polare

Valori di elettronegatività di vari elementi della tavola periodica. In genere,l’elettronegatività aumenta andando da sinistra a destra della tavola periodica e diminuisceandando dall’alto verso il basso. I valori sono basati su una scala arbitraria, con F=4.0 eCs=0.7. Il carbonio ha una elettronegatività pari a 2.5. Gli elementi colorati in rosso sono ipiù elettronegativi, quelli in verde hanno valori di elettronegatività intermedi, e quelli in giallosono i meno elettronegativi

Legame chimico: covalente polare

sono i meno elettronegativi.

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Nel clorometano, CH3Cl, il legame C–Cl è un legame covalente polare; (b) nel metillitio, CH3Li, il legame C–Li è un legame covalente polare. Le rappresentazioni generate dal computer, dette mappe di potenziale elettrostatico, fanno uso di colori per mostrare le distribuzioni di carica calcolate: rosso per le zone ricche di elettroni, blu per le zone povere di elettroni.

Legame chimico: covalente polare

Effetto induttivo: polarizzazione della nuvola elettronica di un legame dovuta alla differenza di elettronegatività degli atomi coinvolti

Il momento dipolareIl momento dipolare misura la polarità delle molecole

Legame chimico: covalente polare

QuandoQuando ii centricentri didi massamassadelledelle carichecariche positivepositive eenegativenegative sonosono separatiseparati lalamolecolamolecola possiedepossiede momentomomentodipolaredipolare ((µµ))

µ = q x r

µ = 1,85 D

µ q x r

1Debye = 3.336 x 10-30 Cm

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µ HF = 1.83 D

Legame HF = 92 pm (92x10-12m)

Se il legame fosse ionico µ = (1,6x10-19C) (92x10-12m)= 1.5 x 10-29 C x m

Legame chimico: covalente polare

(1.5 x 10-29 C x m) x (1D/3.336 x 10-30 C.m) = 4.4 D

1,83/4,4= 41% carattere ionico

• La geometria e la simmetria molecolare giocano un ruolo chiave nel determinare La geometria e la simmetria molecolare giocano un ruolo chiave nel determinare µµ

Legame chimico: covalente polare

• I dipoli si sommano vettorialmente, molecole simmetriche hanno I dipoli si sommano vettorialmente, molecole simmetriche hanno µ µ = 0= 0

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Due coppie solitarie

Contributo coppie solitarie

Legame chimico: covalente polare

Contributo coppie solitarie

Simmetria molecolare

Carica formale positivaCariche formali

Legame chimico: covalente polare

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Legame chimico: covalente polare

La risonanza

Legame chimico: risonanza

N-O 122pm

(N-O 130pm; N=O 116pm)Forme di risonanza

Ibrido di risonanza

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Legame chimico: risonanza

La freccia ricurva

Le forme di risonanza differiscono solo per la posizione degli elettroni π o delle coppie di elettroni non condivisi

Legame chimico: risonanza

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Acetone

Le forme di risonanza non sono necessariamente equivalenti

Legame chimico: risonanza

Le forme di risonanza devono essere formule di Lewis corrette e seguire le normali regole di valenza

L’ibrido di risonanza è più stabile di ogni forma di risonanza

Maggiore il numero di forme limite, maggiore la stabilità dell’ibrido

Legame multiplo

Generalizzazione della risonanza per gruppi di tre atomi comprendenti un legame multiplo

Legame chimico: risonanza

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Acido

Acidi e basi: definizione di Brønsted/Lowry

Acido: dona uno ione H+

Base: accetta uno ione H+

Legame chimico: acidi e basi

Acido

Legame chimico: acidi e basi

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Forza di acidi e basi: KForza di acidi e basi: Kaa e pKe pKaa

La reazione di acido acetico con H O è un equilibrio:

Legame chimico: acidi e basi

La reazione di acido acetico con H2O è un equilibrio:

Un elevato valore di Ka identifica un acido forte, unvalore basso un acido debole

Legame chimico: acidi e basi

Più grande è il valore di pKa, più debole è l’acido

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Qual è il pKa dell’H2O?Qual è il pKa dell’H2O?

Legame chimico: acidi e basi

Quanto è concentrata l’H2O? 1 mole di H2O ha la massa di 18g e occupa 18cm3 per cui in 1 dm3 vi saranno 1000/18=55.56mol

[ ][ ]

[ ]

3

log

a

a

AHH O K

A

ApH pK

AH

+−

−

⎡ ⎤ =⎣ ⎦ ⎡ ⎤⎣ ⎦⎛ ⎞⎡ ⎤⎣ ⎦⎜ ⎟= +⎜ ⎟⎝ ⎠

A pH maggiore del suo pKa l’acidosarà più solubile, A- è più solubile che non l’acido indissociato

Tabella 2.3

Legame chimico: acidi e basi

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Acido acetico

Prevedere l’andamento delle reazioni acido-base usando i valori di pKa

Legame chimico: acidi e basi

I prodotti devono essere più stabili (meno forti meno reattivi) dei reagentiI prodotti devono essere più stabili (meno forti, meno reattivi) dei reagenti

Alcuni acidi organici

Legame chimico: acidi e basi

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L’anione

Legame chimico: acidi e basi

Alcune basi organiche

Alcune basi organiche

Legame chimico: acidi e basi

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Acidi e basi secondo Lewis

Acido: acquista una coppia di elettroniBase: cede una coppia di elettroni

Legame chimico: acidi e basi

Reazioni di alcuni acidi di Lewis con alcune basi di Lewis. Gli acidi di Lewis accettano una coppia di elettroni; le basi di Lewis cedono una coppia di elettroni. Notare come il movimento degli elettroni dalla base di Lewis all’acido di Lewis viene indicato per mezzo delle frecce ricurve.

Legame chimico: acidi e basi

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Legame chimico: acidi e basi

Legame chimico: acidi e basi

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Acido acetico protonatoPossibile attacco in più posizioni

Legame chimico: acidi e basi

Lungo una riga della tabella periodica, le forze di legame sono pressoché paragonabili.Lungo una riga della tabella periodica, le forze di legame sono pressoché paragonabili.

Fattore dominante :Fattore dominante : elettronegatività dell’atomo legato ad H. elettronegatività dell’atomo legato ad H.

P l i à d l l il ll’ id i di i

Correlazioni strutturaCorrelazioni struttura--aciditàacidità

Legame chimico: acidi e basi

• Polarità del legame con il protone nell’acido indissociato• Stabilità della base coniugata

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Correlazioni strutturaCorrelazioni struttura--aciditàacidità

Scendendo lungo una colonna della tavola periodica, l’acidità aumenta

(con il diminuire della forza del legame H-X)

Legame chimico: acidi e basi

Influenza dell’ibridazioneInfluenza dell’ibridazione

Legame chimico: acidi e basi

Tanto maggiore è la percentuale di carattere s di un orbitale ibrido contenenteuna coppia di elettroni, tanto più fortemente tale coppia è attratta al nucleo,cioè un orbitale sp è più elettronegativo di un sp2 che è più elettronegativo disp3sp

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Effetti induttiviEffetti induttivi

L’effetto elettronico che trae origine dalle differenze di elettronegatività degli atomi e dallaconseguente polarizzazione dei legami si chiama effetto induttivo e si indica con +I (effetto dirilascio) e –I (effetto di attrazione).I si trasmette attraverso i legami e dipende dalla distanza.

Legame chimico: acidi e basi

Tabella 2.4

Legame chimico: rappresentazioni