Geometria MOLECOLARE: definizione ed esempi

Il forma tridimensionale in cui sono disposti gli atomi che compongono una molecola è noto con il nome di geometria molecolare o struttura molecolare.

È possibile dedurre la geometria di queste molecole da un modello teorico: il modello di repulsione delle coppie di elettroni nel guscio di valenza (RPECV). Questo modello è particolarmente utile per rappresentare la geometria di molecole costituite da piccoli atomi e legate tra loro da legami covalenti (condivisione di elettroni).

In questa lezione di un INSEGNANTE scopriremo il definizione di geometria molecolare ed esempi In modo che, in questo modo, tu possa imparare in cosa consiste il modello RPECV, come la geometria delle molecole può essere dedotta con questo metodo e alcuni esempi.

Indice

1. Definizione di geometria molecolare
2. Esempi di geometria molecolare
3. Conoscere la struttura di Lewis della molecola
4. Modello di repulsione della coppia di elettroni del guscio di valenza (RPECV)

La geometria molecolare o la struttura molecolare è il modo in cui gli atomi trovato una molecola sono disposti nello spazio.

Questa struttura tridimensionale (geometria molecolare) viene definito da una serie di forze che tengono insieme gli atomi in una disposizione specifica. Tra le forze che determinano la geometria molecolare le più importanti sono i link che il atomi sdraiarsi l'un l'altro per formare la molecola.

La geometria delle molecole è molto importante perché determina quali sono le caratteristiche fisico-chimiche della materia. Ad esempio: le molecole di H2O hanno una geometria angolare data dai legami che la formano. L'adozione di questa geometria angolata rende la molecola d'acqua un dipolo elettrico e ha proprietà eccezionali. Grazie alla sua geometria, l'acqua è liquida a temperatura ambiente, è in grado di dissolvere molte sostanze, ecc.

Ovviamente, data la dimensione delle molecole, la loro geometria non può essere osservata direttamente e deve essere dedotta con metodi indiretti. Inoltre, è necessario rappresentare queste geometrie mediante modelli teorici.

Sono questi modelli teorici che ci permettono di determinare quale sia la geometria di una molecola dalla sua formula molecolare.

Come abbiamo visto nella sezione precedente, gli atomi che compongono una molecola possono acquisire diverse disposizioni spaziali (geometrie). In questa sezione vedremo alcuni esempi di geometria molecolare.

Geometrie bidimensionali

In alcuni casi le molecole acquisiscono geometrie piatte o bidimensionali, cioè sono strutture che hanno solo due dimensioni e occupano una superficie (non hanno volume).

Geometria lineare

È la geometria più semplice, si tratta di molecole i cui atomi sono uniti per formare una linea retta. Tutte le molecole composte da due atomi sono lineari, ma questa geometria si verifica anche nelle molecole composte da tre atomi.

Esempi di molecole lineari:
Formata da due atomi: tutti i gas biatomici come O2, H2.

Costituito da tre atomi: CO2 (anidride carbonica).

Geometria angolare

Sono molecole composte da tre atomi che si uniscono ad angolo. L'ampiezza dell'angolo formato può essere diversa, a seconda del tipo di atomi che lo formano. Le ampiezze degli angoli formati dalle molecole angolari hanno valori compresi tra 90º e 120º.

Esempi: H2O, SO2 (anidride solforosa), SnCl2 (cloruro di stagno)

Geometria triangolare

Sono molecole composte da quattro atomi, con un atomo situato al centro di un triangolo immaginario e gli altri tre atomi rimanenti situati in ciascuno dei vertici di questo triangolo.

Esempi: SO3 (anidride solforosa), NO3^- (ione nitrato)

Geometria quadrata

Le molecole con questa geometria hanno 5 atomi. Uno si trova al centro di un quadrato e gli altri 4 in ciascuno dei vertici della figura.

Esempi: XeF4 (trifluoruro di xeno)

Geometrie tridimensionali

Hanno tre dimensioni, cioè hanno volume. Le geometrie delle molecole 3D sono molto diverse, qui vedremo solo alcuni esempi.

Geometria tetraedrica

Questa geometria è quella presentata da alcune molecole formate da cinque atomi, in essa si trova un atomo in il centro di un cubo immaginario ei quattro atomi rimanenti si trovano ai vertici del cubo (tetraedro).

Esempio: CH4 (metano), MnO4^-(ione permanganato)

Geometria piramidale trigonale

Sono molecole con quattro atomi disposti ai quattro vertici di una piramide a base triangolare.

Esempio: NH3 (ammoniaca), PH3 (fosfina)

Geometria piramidale quadrangolare

In questo caso il numero di atomi che compongono la molecola è sei e cinque di essi sono disposti nella vertici di una piramide a base quadrata, mentre il sesto occupa il centro del quadrato della base.

Esempio: ClF5 (pentafluoruro di cloro)

Prima di poter utilizzare il Metodo RPECV è necessario sapere di cosa si tratta struttura di Lewis della molecola e per questo devi prima sapere cosa configurazione elettronicadallo strato di Valencia dei diversi atomi che compongono la molecola.

Pertanto, prima di poter determinare la geometria di una molecola è necessario eseguire alcuni passaggi precedenti:

• PER. Ottieni le configurazioni elettroniche dei diversi atomi che compongono la molecola.
• B. Determinare il numero di elettroni del guscio di valenza di ciascuno degli atomi. Gli elettroni nel guscio di valenza sono gli elettroni che l'atomo può utilizzare per formare legami.
• c. Deduci la struttura di Lewis tenendo conto di quanti elettroni ogni atomo ha nel suo guscio di valenza.

Immagine: Slideplayer

Nel strutture di Lewis ciascuno degli atomi legati, deve soddisfare il regola dell'ottetto. Quando un atomo soddisfa la regola dell'ottetto, è circondato da quattro coppie di elettroni che possono essere elettroni che fanno parte di un legame (coppie di elettroni di legame) o coppie di elettroni che non partecipano alla formazione del legame (coppie di elettroni senza legame) rilegatura).

Come vedremo, una volta determinata la struttura di Lewis di una molecola, dedurre la sua la geometria che utilizza il modello di repulsione delle coppie di elettroni del guscio di valenza è molto facile.

Secondo questo modello di rappresentazione, i leganti (X) e le coppie di elettroni di non legame (E) sono disposti attorno all'atomo centrale (A), in modo che la distanza tra loro sia la massima. La somma dei ligandi e delle coppie di elettroni non leganti (X + E) determina il tipo di geometria della molecola.

X + E = 2

Geometria lineare

AX2: Molecola formata da due atomi di leganti attaccati ad un atomo centrale

Esempio: idruro di berillio (BeH2).

X + E = 3

Geometria piana triangolare (triangolo equilatero)

AX3: Molecola composta da tre atomi attaccati ad un atomo centrale central

Esempi: alcuni cloruri come boro o alluminio (BCl3, AlCl3)

Geometria angolare (angolo 120º)

AX2E: Molecola con un atomo centrale attaccato a due ligandi e una coppia di elettroni di non legame.

Esempi: Stagno (II) Cloruro (Sn2Cl)

X + E = 4

Geometria tetraedrica

AX4: Molecole con un atomo centrale con quattro ligandi disposti in legami in modo che i ligandi siano hanno ai vertici delle diagonali opposte un cubo il cui centro è l'atomo centrale stesso.

Esempi: molecole come metano (CH4), cloruro di silicio (SiCl4) o tetracloruro di carbonio (CCl4) presentano questa geometria.

Geometria della piramide trigonale

AX3E: Molecole con 3 ligandi e 1 coppia di elettroni solitari in cui gli atomi dei tre ligandi sono disposti a formare la base di una piramide a base triangolare in cui l'atomo centrale è nel vertice superiore di detto piramide

Esempi: una delle molecole che ha questa geometria è l'ammoniaca (NH3).

Geometria angolare (angolo 109º)

AX2E2: I due ligandi e l'atomo centrale sono disposti formando un angolo di 109º

Esempi: L'acqua (H2O) è una delle molecole che hanno questa geometria.

Geometria lineare

AX3: Poiché c'è un solo ligando attaccato all'atomo centrale, la geometria è lineare.

Esempio: fluoruro di idrogeno o acido fluoridrico (HF).

X + E = 5

Geometria bipiramidale trigonale

AX5: La molecola ha la geometria di due piramidi contrapposte, con base triangolare comune ad entrambe. L'atomo centrale è disposto al centro e i leganti si trovano ai vertici.

Esempio: pentacloruro di fosforo (PCl5)

Geometria dishenoidale

AX4E: In questo tipo di geometria, gli atomi acquisiscono una disposizione che ricorda la struttura di un'altalena.

Esempio: Tetra fluoruro di zolfo (SF4).

geometria a T

AX3E2: Le molecole hanno la forma della lettera T, con i leganti alle estremità della lettera e l'atomo centrale nel punto in cui si incontrano le due linee che la formano.

Esempio: trifluoruro di cloro (ClF3)

Geometria lineare

AX2E3: In questo caso i tre atomi della molecola sono disposti in asse con l'atomo centrale in posizione intermedia.

Esempio: Difluoruro di xeno (F2Xe)

X + E = 6

Geometria ottaedrica

AX6: Questo tipo di molecola ha una struttura che ricorda un ottaedro in cui l'atomo centrale occuperebbe il centro della figura geometrica e i sei ligandi ciascuno dei suoi vertici.

Esempio: esafluoruro di zolfo (SF6)

Piramide a base quadrata

AX5E: In questo caso gli atomi formano una figura in cui l'atomo centrale occupa il centro della base ei leganti i cinque vertici della figura.

Esempio: pentafluoruro di bromo (BrF5)

Geometria quadrata piana

AX4E2: Gli atomi acquisiscono una disposizione a forma quadrata, in cui l'atomo centrale occupa il centro della figura e i leganti ciascuno dei suoi vertici.

Esempio: ione xenon tetrafluoruro (XeF4)

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Alejandrina Gallego Picó, Rosa Mª Garcinuño Martínez, Mª José Morcillo Ortega, Miguel Ángel Vázquez Segura. (2018) Chimica di base. Madrid: Uned