Strutture elettroniche e steriche di molecole e ioni

Strutture elettroniche e steriche di molecole e ioni.
1)
Riportare la/ le strutture di Lewis di HNO2 e ricavare la sua geometria col metodo VSEPR.
Indicare quali orbitali ibridi utilizza l'azoto in questa molecola e disegnare la loro forma.
Risoluzione:
essendo HNO2 un acido, dev'essere presente un gruppo OH, pertanto all'azoto, atomo centrale,
devono essere legati un gruppo OH e un atomo di ossigeno:
Ricordiamo che per disegnare le strutture di Lewis occorre :
riportare le notazioni di Lewis degli atomi o raggruppamenti atomici che si legano all’atomo
centrale e accoppiare gli elettroni spaiati. Se la somma degli elettroni di valenza di tutti gli atomi
presenti è pari, tutti gli elettroni devono essere accoppiati .
configurazioni elettroniche di Lewis degli atomi o gruppi da
legare:
.
. N. .
. O. . H
O ⇔
O
Azoto
gruppo OH
.
Ossigeno
Per l'ossigeno si può utilizzare o la configurazione fondamentale con 2 elettroni spaiati
o quella eccitata con tre doppietti ed un orbitale vuoto.
Ricordiamo che, per le molecole conteneti un numero pari di elettroni, la maggior parte,
si devono usare le configurrazioni che permettono di accoppiare tutti gli elettroni spaiati.
O
. . .N . . O .
.
Struttura di Lewis
. H ⎯→ O N O H
Geometria della molecola: intorno all'azoto vi sono tre doppietti sterici che per il metodo VSEPR si
distribuiscono a circa 120°, pertanto l'azoto utilizza gli orbitali ibridi sp2 per legare i due gruppi ,
(+)
formula di
N
O-H
N
O-H
risonanza
O
O
(-)
forma degli ibridi
N
2) Riportare la/ le strutture di Lewis di HClO3 e ricavare la sua geometria col metodo VSEPR.
Indicare quali orbitali ibridi utilizza il cloro in questa molecola e disegnare la loro forma.
Risoluzione: essendo HClO3 un acido, dev'essere presente un gruppo OH, pertanto al cloro, atomo
centrale, sono legati un gruppo OH e due atomo di ossigeno:
Il numero degli elettroni di valenza sono 26 (1 per l’H; 7 per il Cl e 18 per i 3 atomi di ossigeno). Il
numero è pari, quindi nelle strutture di Lewis tutti gli elettroni devono essere accoppiati.
configurazioni elettroniche di Lewis degli atomi o gruppi da
legare:
.
. O. . H
Cl .
O ⇔
O
Cloro
.
gruppo OH
Ossigeno
Struttura di Lewis
O
↓
O→
Cl
. .
O .H
O →
O
↓
Cl
O H
Geometria della molecola: intorno al cloro vi sono quattro doppietti sterici, che per il metodo
VSEPR si distribuiscono a circa 109°, pertanto il cloro utilizza gli orbitali ibridi sp3. Geometria
piramidale, essendo 3 il numero di coordinazione.
Strutture di risonanza
+2
(-)
O
Cl
O
O H ↔
(-)
+1
O
Cl
O
O H
(-)
+1
(-)
↔
O
Cl
O H
O
3) Riportare la/ le strutture di Lewis di H3PO4 e ricavare la sua geometria col metodo VSEPR.
Indicare quali orbitali ibridi utilizza il fosforo in questa molecola e disegnare la loro forma.
Risoluzione : il numero totale di elettroni di valenza sono 32 (3 per gli H; 5 per il P; 24 per i 4 atomi
di O)
configurazioni elettroniche di Lewis degli atomi o gruppi da
legare:
.
. P . . O. . H
O
O ⇔
.
Fosforo
Gruppo OH
.
Ossigeno
Al fosforo devono essere legati tre gruppi OH, essendo un acido triprotico, e un atomo di ossigeno
Struttura di Lewis
(-)
O
↓
H
O
O
. . O . . P . .O . . H
.
.
O
.
.
H
H
O
(+)
O
P
H
↔
H
O
P
O
H
O
O
H
H
Geometria della molecola: intorno al fosforo vi sono quattro doppietti sterici, che per il metodo
VSEPR si distribuiscono a circa 109°, pertanto il fosforo utilizza gli orbitali ibridi sp3. Geometria
tetraedrica, essendo 4 il numero di coordinazione.
H
Strutture di risonanza
O
O
(+)
P
H
O
H
O
O H
(-)
OH
P
↔
H
O
O