Cenni sul Metodo V.B.
Stefano Vecchio
Università “La Sapienza” di Roma
E-mail: [email protected]
Premessa




La struttura delle molecole è nota a priori, perché
è determinata sperimentalmente
Il metodo VB è collegato al concetto di
accoppiamento elettronico, con ogni coppia di
elettroni che lega i due nuclei
Quando due atomi si avvicinano per formare un
legame l’energia elettronica si modifica ed
entrano in gioco forze elettrostatiche: attrazione
e-p e repulsione p-p
Un incremento della densità di carica elettronica,
nella regione internucleare, favorisce la
formazione del legame
Il metodo VB




Nel metodo VB ciascuna funzione d’onda  che
rappresenta l’atomo centrale è costituita da una
combinazione lineare di orbitali atomici (OA) detti
orbitali ibridi (OI)
Gli OA non sono adeguati a descrivere la realtà
di questi aggregati di atomi in quanto descrivono
il comportamento dei singoli atomi isolati
La difficoltà di rappresentare la molecola reale
attraverso un modello costituito da un’unica
struttura con legami convenzionali è risolta con
l’introduzione del concetto di risonanza
La molecola è rappresentata con una funzione
ottenuta con una combinazione lineare delle 
che rappresentano tutte le strutture ipotizzabili
Ibridazione
Sperimentalmente si osserva che :

i) CO2 ha una struttura lineare (con angoli di legame
OCO di 180°)
ii) H2CO3 ha una struttura planare (con angoli di
legame OCO di 120°)
iii) CH4 ha una struttura tetraedrica (con angoli di
legame HCH di circa 109°)

Lo stato fondamentale degli elettroni di legame dell'
atomo di C è rappresentato dalla configurazione
esterna 2s22p2.

2s e 2p sono orbitali che rappresentano due
soluzioni matematiche dell' equazione di Schrödinger.
Combinazioni lineari di soluzioni di una equazione
differenziale possono rappresentare soluzioni della
stessa equazione.
Ibridazione

CO2 ha una struttura lineare (con angoli di legame
OCO di 180°)
Ibridazione

CO2 ha una struttura lineare (con angoli di legame
OCO di 180°)

Al posto dello stato fondamentale si considera uno
stato eccitato nel quale tutti gli elettroni sono spaiati:
Ibridazione

CO2 ha una struttura lineare (con angoli di legame
OCO di 180°)

Al posto dello stato fondamentale si considera uno
stato eccitato nel quale tutti gli elettroni sono spaiati:

E da questo si considerano 2 OA per ottenere 2 OI
(sp):
Ibridazione

H2CO3 ha una struttura planare (con angoli di legame
OCO di 120°)
Ibridazione

H2CO3 ha una struttura planare (con angoli di legame
OCO di 120°)

Al posto dello stato fondamentale si considera uno
stato eccitato nel quale tutti gli elettroni sono spaiati:
Ibridazione

H2CO3 ha una struttura planare (con angoli di legame
OCO di 120°)

Al posto dello stato fondamentale si considera uno
stato eccitato nel quale tutti gli elettroni sono spaiati:

E da questo si considerano 3 OA per ottenere 3 OI
(sp2):
Ibridazione

CH4 ha una struttura tetraedrica (con angoli di legame
HCH di circa 109°)
Ibridazione

CH4 ha una struttura tetraedrica (con angoli di legame
HCH di circa 109°)

Al posto dello stato fondamentale si considera uno
stato eccitato nel quale tutti gli elettroni sono spaiati:
Ibridazione

CH4 ha una struttura tetraedrica (con angoli di legame
HCH di circa 109°)

Al posto dello stato fondamentale si considera uno
stato eccitato nel quale tutti gli elettroni sono spaiati:

E da questo si considerano 4 OA per ottenere 4 OI
(sp3):
Esempi

NH3 con il metodo VB
Esempi

NH3 con il metodo VB
Si parte dallo stato fondamentale di N:
Esempi

NH3 con il metodo VB
Si parte dallo stato fondamentale di N:
Si utilizzano tutti gli OA per ottenere altrettanti OI
4 OI sp3
3 elettroni spaiati su 3 OI
Per 3 legami s
Esempi

HNO3 con il metodo VB
Esempi

HNO3 con il metodo VB
Si parte dallo stato fondamentale di N:
Esempi

HNO3 con il metodo VB
Si parte dallo stato fondamentale di N:

N non può formare 5 legami perché gli orbitali d
non possono essere usati dagli elementi del
secondo periodo


E’ necessario ipotizzare la cessione di un
elettrone da parte di N ad uno degli O, che
diventa O–
La configurazione di N+ sarà utilizzata per
ottenere 3 orbitali ibridi sp2:


E’ necessario ipotizzare la cessione di un
elettrone da parte di N ad uno degli O, che
diventa O–
La configurazione di N+ sarà utilizzata per
ottenere 3 orbitali ibridi sp2:
N+

3 elettroni spaiati daranno 3 legami s e il quarto
che giace su un orbitale non ibrido darà luogo al
legame p (vedi figura a sinistra).
Esempi

H2SO4 con il metodo VB:
Esempi

H2SO4 con il metodo VB:
S
4 ibridi sp3
Esempi

H2SO4 con il metodo VB:
S

4 ibridi sp3
I 2 elettroni su orbitali non ibridi sono impiegati
per i 2 legami p.
Provate a re-interpretare
le seguenti strutture con il metodo VB
(indicando l’ibridazione dell’atomo centrale)

H2S (sapendo che S è al centro di un tetraedro
distorto e che S ha 2 coppie solitarie)

BeH2 (sapendo che si tratta di una molecola
lineare)

BCl3 (sapendo che il B è al centro di un
triangolo equilatero)

PCl5 (sapendo che P è al centro di una
bipiramide a base triangolare)

SF6 (sapendo che S è al centro di un ottaedro,
cioè di una bipiramide a base quadrata)