Forma molecolare

Utilizziamo le strutture di Lewis insieme alla teoria della repulsione delle coppie di elettroni del guscio di valenza per prevedere le strutture delle molecole. L’idea di fondo è che gli elettroni negli orbitali pieni si respingono a vicenda perché hanno la stessa carica (proprio come i magneti con la stessa polarità si respingono).

1. Tutte le coppie di elettroni, sia le coppie di legame che le coppie solitarie, sono importanti nel determinare la forma di una molecola.
2. Le coppie di legame sono più piccole delle coppie solitarie perché ci sono 2 nuclei caricati positivamente che le attraggono.
3. I legami singoli sono più piccoli dei doppi legami e i doppi legami sono più piccoli dei tripli.
4. Se un atomo centrale (A) è circondato da diversi atomi (B e C) nella molecola ABxCy, le dimensioni relative di B e C possono influenzare la struttura della molecola.

Il primo passo è costruire la migliore struttura di Lewis della molecola. Vediamo alcuni esempi: CH4, NH3, BH3

Le coppie di elettroni sull’atomo centrale saranno disposte in modo tale da massimizzare la loro distanza dagli altri. Due coppie saranno sempre a 180 gradi l’una dall’altra, in una disposizione lineare. Tre coppie saranno distanti 120 gradi in una disposizione trigonale. Quattro coppie saranno disposte in un tetraedro, a 109 gradi di distanza. Quando ci sono 5 coppie di elettroni, ci sono due possibili disposizioni: bipiramidale trigonale (angoli di 90 e 120 gradi) e piramidale quadrata (angoli di 90 gradi). Il bipiramidale trigonale è l’energia più bassa, ma la struttura piramidale quadrata è abbastanza vicina ed è anche importante. Quando ci sono 6 coppie di elettroni, essi occupano i vertici di un ottaedro (angoli di 90 gradi).

Metano e ammoniaca hanno entrambi 4 coppie di elettroni, disposti in un tetraedro. Solo tre di queste coppie sono legate a un altro atomo nell’ammoniaca. Il borano ha 3 coppie di elettroni e deve essere trigonale.

Geometria di coordinazione

Sia le coppie di elettroni di legame che quelle di non legame determinano la struttura, ma noi diamo il nome alla geometria delle molecole secondo la disposizione degli atomi.

Coppie di elettroni	0 coppie solitarie	1 coppia solitaria	2 coppie solitarie	3 coppie solitarie
2 coppie e- coppie	lineare	lineare	nessuna	nessuna
3 coppie e- coppie	trigonale	curva	lineare	nessuno
4 e- coppie	tetraedrico	piramidale trigonale	bent	lineare
5 e- coppie	trigonali bipiramidali	disfenoidali	a forma di T	lineare
6 e- coppie	ottaedrico	piramidale quadrato	piano quadrato	a forma di T-a forma di

I veri angoli di legame saranno di solito distorti dagli angoli idealizzati nelle immagini precedenti perché tutti i legami e le coppie di elettroni non leganti non hanno la stessa “dimensione”.

Coppie singole >triplo legame >doppio legame >singolo legame
Anche gli atomi che sono legati ad un atomo centrale fanno la differenza. Gli atomi I sono molto più grandi degli atomi H in CH2I2 e l’angolo H-H è più piccolo dell’ideale 109 gradi, mentre l’angolo I-I è più grande.
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