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Titolo: Strutture molecolari

Se si ricava la struttura di una molecola dalla formula bruta, ho
visto che alcune volte vi sono più strutture possibili anche
rispettando tutte le regole sull'ibridizzazione, l'ottetto, ecc. Cioè
gli atomi si potrebbero sistemare in diversi modi
 
Come si fa a decidere quale è la struttura giusta ?
 
Ciao

 Come si fa a decidere quale è la struttura giusta ?
 
Ne parliamo dopo che avrai tirato fuori un esempio che ti interessa...
però prima ripassati questa:
 
 
http://en.wikipedia.org/wiki/VSEPR_theory
 
   Valence shell electron pair repulsion (VSEPR) theory
 
Se non leggi l'inglese, c'è questa versione un po' ridotta in italiano:
 
 
http://it.wikipedia.org/wiki/Teoria_VSEPR
 
 
Puoi rinforzarne la comprensione guardandoti queste animazioni:
 
 
http://www.youtube.com/watch?v=i3FCHVlSZc4
 
   Chemistry VSEPR Theory
 
 
http://www.youtube.com/watch?v=kHjenb-Z-ZI
 
   VSEPR Theory - Lewis structures, hybridization and geometry
 
Bye,
 
  *GB* 
 
 

 Come si fa a decidere quale è la struttura giusta ?
 
Mi sembra una domanda un po' strana. Se intendi sulla carta, quando tu 
puoi scrivere diversi isomeri realistici e non ti è fornito nessun altro 
dato, allora ovviamente non si può discriminare.
Se invece hai una sostanza reale che dalle analisi ha dato una certa 
formula bruta, sapendo che gli isomeri costituzionali hanno 
caratteristiche chimico-fisiche anche profondamente diverse, hai 
innumerevoli modi per discriminare tra i vari isomeri.
Da semplici prove fisiche come punto di fusione o ebollizione, ai tanti 
tipi di spettroscopia, alla cromatografia, all'NMR e via quasi all'infinito.
 
-- 
Saluti
VITRIOL

Fornisco un esempio di quello che volevo dire. Sul libro di esercizi
di chimica Andreuzzi, Cardinali, Carelli, Trazza che forse conoscete
c'è un esercizio nel quale si richiede di ricavare la struttura dello
ione S2O8--,
Il libro propone la soluzione seguente (speriamo che la figura venga
bene)
 
       O                      O
       ||                       ||
O = S --- O --- O --- S = O
        |                       |
       O -                    O -
 
Però potrebbe anche andare bene, se non mi sono sbagliato, anche
 
       O                      O
       ||                       ||
O = S --- O --- S --- O --- O --- O -
        |                       ||
       O -                    O
 
Ora come faccio a dire che la struttura corretta è la prima e non la
seconda ?
La mia personale interpretazione è, correggetemi se sbaglio : le
nozioni che vengono riportate sinteticamente sui libri di chimica di
base, o su Wikipedia e simili, per ricavare le strutture molecolari,
in realtà sono sintetiche informazioni di teorie ben più complesse e
generali : VB, MO, VSEPR, struttura di Lewis, ecc. Se si applicano
queste poche nozioni a volte con qualche altra informazione si riesce
anche a capire la struttura di una molecola, ma nei casi generali
occorrerebbe conoscere le suddette teorie più in dettaglio. Credo
intervengano questioni energetiche del tipo "una struttura è più
probabile perchè a più bassa energia ... " ecc. Ovviamente la base
fisica risiederebbe nella meccanica quantistica.
 
A proposito : che relazione c'è tra le teorie sopra elencate ? Ne
esistono altre ?
 
Poi avrei anche altri dubbi. Per esempio, per quello che si può
prevedere, come dicevo, sulla base delle poche nozioni che sono sui
libri. Quando in una molecola ci sono atomi O- ,come sopra, che in
genere sono collocati ai bordi della molecola, allora questi
potrebbero essere sostituiti con un gruppo ---O--O-, oppure con ---O---
O---O-, oppure con ---O---O---O---O- ecc. con ogni atomo O ibridizzato
sp^3. Cioè si potrebbero prevedere molecole con catene arbitrarie di
atomi di ossigeno. La cosa però mi sembra alquanto strana, come faccio
a dirlo in base alla teoria ?
 
Poi per quanto riguarda gli ossidi, ho visto che spesso formano
strutture cristalline, per esempio gli ossidi di Fe, c'è un modo per
poter prevedere la forma di tali strutture ? E per gli idrossi ?
 
Mi fermo qui con i miei dubbi ;-)
 
Ciao a tutti
 
 
 
 
 
 
 

 seconda ?
 
Un ossigeno con 6 legami? Esagerato!  :-)
 
Comunque ci sono casi in cui, pur rispettando tutti gli atomi la
regola dell'ottetto (che puo' essere ridotto od espanso a seconda
degli atomi coinvolti) ci puo' essere ambiguita'. In tal caso si usa
la carica formale: la struttura che ha la minor carica formale massima
su un atomo, o che, a parita' di questa, la ha negativa sugli atomi
piu' elettronegativi e positiva su quelli piu' elettropositivi, e'
quella piu' probabile (infatti ci sono anche casi in cui sono
simultaneamente vere piu' strutture e si ha risonanza).
Un esempio e' Il cianuro d'idrogeno, che si potrebbe scrivere HCN o
HNC, ma il secondo ha una carica formale positiva sul carbonio ed una
negativa sull'azoto, mentre HCN ha carica formale zero su tutti gli
atomi.
 
--
cometa_luminosa

 gli atomi.
 
Sě ma quando c'č anche l'ossigeno, esistono sia -OCN (cianato, sarebbe
cianossido o ossicianuro) che -NCO (isocianato, gruppo covalente) che
-CNO (fulminato, sarebbe cianuro-N-ossido).
 
Bye,
 
  *GB* 
 
 

 Un ossigeno con 6 legami? Esagerato!  :-)
 
Mi è venuta male la figura e poi ci ho messo un ossigeno in più :-)
 
I due ossigeni con legame doppio vanno sul secondo S e poi bisogna
togliere un O alla fine, la struttura che volevo dire sarebbe :
 
(-)O-SO2-O-SO2-O-O(-)
 
Ora, in base a quello dici come faresti più in dettaglio a decidere
tra le due strutture ? :-)
 
Ciao

 Ciao
 
 

 negativa sull'azoto,
 
Sorry, HNC avrebbe una carica formale *negativa sul carbonio* e
*positiva sull'azoto* (quindi, tra l'altro, si avrebbe una carica
formale negativa sull'atomo meno elettronegativo dei due ed una
positiva su quello piu' elettronegativo dei due) scrivendolo come
legame semplice tra H ed N, legame triplo tra N e C e un doppietto
solitario sul C.
Scambiando N con C, mantenendo la struttura dei doppietti come sopra,
la carica formale e' zero in tutti gli atomi.
 
--
cometa_luminosa


In questa seconda che hai scritto, come fa l'ossigeno piu' a destra a
sapere che deve legarsi li' e non all'ossigeno piu' a sinistra?
Dovrebbe staccarsi da li' e riattaccarsi di la' e cosi' via, lo sai
che "lavorio"!  :-)
A parte gli scherzi, se io non lo sapessi gia' e non fossi in grado di
fare il ragionamento di Soviet_Mario, in questo caso cercherei la
struttura piu' simmetrica, cioe' quella con due atomi di O tra i due
atomi di S.
 
--
cometa_luminosa
 


In chimica le regole sono fatte... per essere confutate  :-)
Bisogna imparare/insegnare le cose un po' per volta, se no...addio :-)
 
--
cometa_luminosa

 cometa_luminosa
 
Ciao
Patrizio

 la carica formale e' zero in tutti gli atomi.
 
Aggiungo un chiarimento. Se, nel formare un legame A-B, gli elettroni di A
che si spostano verso B sono in numero uguale a quelli di B che si spostano
verso A, non c'è carica formale. Se invece si spostano più elettroni da A
verso B di quanti se ne spostino da B verso A, allora A ha carica formale
positiva (ha ceduto più elettroni) e B negativa (ne ha ricevuti di più).
 
Questi disegnini (guardarli in font monospazio) esemplificano la cosa:
 
         .>   <.                ..               _
  H.> <.C:>> <<:N:  diventa  H:C::N:  ovvero  H-C=N
 
        ..>>                    ..               _
  H.> <.N:>> <<:C:  farebbe  H:N::C:  ovvero  H-N=C
                              (+)(-)
 
Notare che queste cariche formali corrispondono a reali cariche parziali
(c'è davvero un momento di dipolo diretto dalla carica formale positiva
a quella negativa), come ad es. nell'ossido di carbonio:
     _
   :C=O:
  (-) (+)
    <-- 0.122 D  ( 
http://jcp.aip.org/resource/1/jcpsa6/v94/i10/p6660_s1
 )
 
Comunque è bene ricordare che anche quando non c'è alcuna carica formale
ci può essere egualmente un momento di dipolo se uno dei due atomi è più
elettronegativo dell'altro.
 
Ma adesso faccio due esempi che dimostrano che questo metodo non basta
a escludere la possibile esistenza di un isomero meno stabile. E infatti
esiste anche il fulminato d'argento, e non solo il cianato:
 
       ..      .>   <.                   ..   ..
  Ag.> .O.> <.C:>> <<:N:  diventa  Ag+  -:O..C::N:  (Ag cianato)
       ..                                ..
 
         .>   <.      ..                   ..    ..
  Ag.> .C:>> <<:N:>> O::  diventa  Ag+  -:C::N..O::  (Ag fulminato)
                                            (+)(-)
 
Sembrano quindi necessarie altre considerazioni al riguardo. Faccio notare
infatti che ad es. oltre ai nitrili esistono anche gli isomeri isonitrili
(generalmente sostanze dall'odore persistente e del tutto intollerabile):
       _
  CH3-C=N   acetonitrile
       _
  CH3-N=C   metile isocianuro
     (+)(-)
 
E, per concludere, vi informo che HNC (che sulla Terra è troppo instabile,
tautomerizzando istantaneamente a HCN) esiste negli spazi interstellari:
 
 
http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_isocyanide
 
 
Bye,
 
  *GB* 
 
 

 tra i due atomi di S.
 
Okay, ma scommetterei che anche (-)O-SO2-O-SO2-O-O(-) possa esistere,
solo che si autoperossida molto rapidamente a (-)O-SO2-O-O-SO2-O(-) .
 
Le regole di cui parlate valgono per stabilire quale isomero può essere
il più stabile, ma difficilmente permettono di escludere che un isomero
meno stabile sia del tutto inesistente (se persino HNC riesce ad esistere
negli spazi interstellari).
 
Bye,
 
  *GB* 
 
 

 ha scritto:

Assolutamente d'accordo.
 
--
BlueRay = cometa_luminosa

 R3P(+)O(-) e si dice che le due strutture sono in 'risonanza',
 
Risonanza, risonanza... siccome i due elettroni di quel legame P-O vengono
entrambi dal fosforo, non possono allontanarsi troppo e quindi č l'ossigeno
ad avvicinarglisi, cosa che fa sě che la lunghezza di legame sia vicina a
quella di un doppio legame. Ma per essere davvero un doppio legame dovrebbe
contenere quattro elettroni (due in sigma e due in pigreco) e non due (come
invece č probabile che sia). Risonanza, assolutamente imho, in questo caso
potrebbe essere un mero tentativo di spiegare come mai ci sono due elettroni
ma il legame č corto come se fosse doppio. Io lo vedrei piů o meno cosě:
 
     R
     : :
  R..P:O:
     : :
     R
 
ovvero, con righe distanziatrici:
___________
_____R_____
_____:_:___
__R..P:O:__
_____:_:___
_____R_____
 
 
Bye,
 
  *GB* 
 
 

 Assolutamente d'accordo.
 
Io invece no. :-)
 
Errata corrige: la frase
 
  ma difficilmente permettono di escludere che un isomero
  meno stabile sia del tutto inesistente
 
va letta:
 
  ma difficilmente permettono di concludere che un isomero
  meno stabile sia del tutto inesistente
 
Bye,
 
  *GB* 
 
 

       R
 
Negli ammino-ossidi, dove non ci sono orbitali "d" vuoti di 
energia abbastanza vicina da poter risucchiare indietro 
densità elettronica dall'ossigeno, la formula di cui sopra è 
effettivamente l'unica normalmente scritta.
Anche in quel caso più che la contabilità elettronica sono 
solo il momento di dipolo (eventualmente i chemical shifts 
della risonanza 15N) a poter dire quanto la carica, 
unitaria, formale, sia realmente consistente. Questo perché 
(come proprio Patrizio aveva spiegato tempo fa 
sull'equalizzazione delle elettronegatività) il 
trasferimento di carica si ferma in realtà ben prima di 
arrivare ad un intero elettrone. Morale della favola, la 
trimetilammina N ossido è meno polare di quanto la scrittura 
canonica suggerisce.
 
SEcondo me (ma te l'ho scritto già varie volte :), hai una 
tendenza a cercare modelli didattici di rappresentazione 
(ingegnosi, questo posso dirlo) e una volta che sulla carta 
sembrano funzionare per un numero sufficiente di casi, 
cominciare ad inferire da quelli per "spiegare" le molecole 
reali. Invece non bisogna pretendere troppo da modelli 
semplici, bensì cercare di individuare i confini di quello 
che possono predire in modo ragionevole, e di aspetti che 
esulano.
 
LA contabilità elettronica è un'esigenza che tutti sentiamo 
ogniqualvolta disegnamo una struttura. Però la densità 
elettronica è un qualcosa di fisicamente consistente e 
misurabile, e normalmente infinitamente più complicato di 
qualsiasi sistema di contabilità cartaceo.
Questo non significa che dobbiamo abolire gli schemi 
didattici e rinunciare a scrivere strutture. Solo che non 
dobbiamo pretendere che le molecole reali obbediscano 
letteralmente a quegli schemini.
 
 
ciao
Soviet


> però potresti anche pregiarti di leggere le risposte ...
 
Io le risposte le ho lette, ed anche la tua di prima che sembra
interessante anche se non sono riuscito a capirla tutta. Non ce
l'avresti una risposta a livello di Chimica 1 ? L'esercizio che ho
proposto è sul libro di esercizi di Chimica 1, si vede che chi ha
elaborato l'esercizio riteneva che potesse essere risolto con le
conoscenze di base di Chimica
 
Ciao
 

 interessante anche se non sono riuscito a capirla tutta.
 
potresti quotare il testo originale mettendo i commenti nei 
punti dove non ti risulta chiaro, ad es ...
ciao
Soviet



 
Per la verità penso di aver capito il senso generale della tua
precedente risposta, ma ci sono delle cose che non conosco come
 
" pKaII di un isomero "
" gruppi elettronattrattori "
 
Ma forse è troppo complicato da spiegare in poche parole. Credo
comunque di aver trovato una risposta
semplice al mio iniziale quesito. Si deve ammettere che le molecole
complesse si formino da molecole più semplici, quindi che è
improbabile che lo ione perossidisolfato si sia formato direttamente
da atomi O e S. Per esempio si potrebbe ottenere lo ione
perossidisolfato dallo ione solfato SO4--
 
           O
           ||
 O- --- S = O
           |
          O-
 
Questa struttura è facile da ricavare. Ora prendendo due molecole di
SO4--  si dovrebbe otterrebbe S2O8--, ovviamente togliendo due
elettroni. In questo modo si spiegherebbe anche la simmetria di SO8--.
Si potrebbe poi anche spiegare così la struttura del più semplice ione
perossimonosolfato SO5--
 
Ciao