Secondo la Teoria del Legame di Valenza (VB) un atomo forma tanti legami covalenti quanti elettroni disaccoppiati può condividere. Questa teoria non spiega però la formazione di molecole tra come il metano (CH4). Infatti prevede per il carbonio la formazione di due soli legami.
La spiegazione che viene data è che il carbonio, avendo quattro elettroni di valenza, possa comunque potenzialmente formare quattro legami. Per cui viene spesa energia per promuovere un elettrone dall’orbitale s verso uno dei p a più alta energia. In questo modo si hanno quattro elettroni spaiati, il che porta alla formazione di quattro legami covalenti con quattro atomi di idrogeno. La stabilizzazione che deriva dalla formazione di quattro legami rende conto della spesa energetica iniziale, divenendo così un guadagno in termini energetici.
TEORIA DEL LEGAME DI VALENZA E IBRIDAZIONE
In base però al modello a orbitali, gli angoli di legame della molecola dovrebbero essere di 90° (che è la disposizione spaziale degli orbitali p), mentre invece la molecola ha una geometria tetraedrica, con angoli di 109,5°. Per descrivere la corretta geometria molecolare, si apporta allora una correzione al modello a orbitali. Le funzioni vengono “mescolate” per mezzo di un’operazione matematica (combinazione lineare), in modo da produrre nuove funzioni con la corretta geometria. Questo metodo si chiama ibridazione.
I LEGAMI PI GRECO
Combinando un orbitale s e tre orbitali p si ottengono quattro orbitali ibridi chiamati sp3, che descrivono una geometria di tipo tetraedrico, con angoli di 109,5°. Invece, combinando un orbitale s e due orbitali p si ottengono tre orbitali ibridi chiamati sp2 , che descrivono una geometria di tipo trigonale planare, con angoli di 120°. Combinando un orbitale s e un orbitale p si ottengono due orbitali ibridi chiamati sp, che descrivono una geometria di tipo lineare, con angoli di 180°. Orbitali p lasciati fuori dal processo di ibridazione e contenenti elettroni spaiati possono formare ulteriori legami di tipo π.
TEORIA VSEPR
La Teoria Valence Shell Electron Pair Repulsion (VSEPR) dice che doppietti di elettroni, carichi negativamente, si respingono; per cui, per descrivere la geometria molecolare, bisogna tenere conto sia dei doppietti di legame che di quelli di non-legame (doppietti in orbitali non coinvolti in interazioni di legame). La geometria della molecola si adegua al fine di minimizzare le repulsioni tra doppietti. Per esempio nel caso dell’ammoniaca (NH3) la presenza di un doppietto di nonlegame nell’atomo di azoto fa chiudere l’angolo di legame da 109,5° a 107°.
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