Innanzi tutto utilizzerò “a” e “b”
per chiamare le due strutture e userò la barra per
separare gli orbitali nelle configurazioni
elettroniche.
La geometria molecolare segue le regole sulla
repulsione dei doppietti elettronici (ESVPR) introdotta
nel 1940 da Sidgwick e Powell. Tale teoria permette in
maniera alquanto semplice di prevedere in quale posizione
si disporranno le coppie di valenza.
Supponiamo di avere un conduttore sferico e di applicare
delle cariche di segno uguale, esse, per la repulsione
fra cariche, si disporranno diametralmente opposte l’una
dall’altra; se dispongo di due cariche avrò un retta, un
triangolo se le cariche sono quattro, e via di seguito,
secondo la seguente tabella:
| N° cariche | Disposizione | Angolo di legame |
| 2 | Lineare | 180° |
| 3 | Triangolare | 120° |
| 4 | Tetraedrica | 109°,28″ |
| 5 | Trigonale bipiramidale | 120° / 90° |
| 6 | Ottaedrica | 90° |
Questa disposizione segue la legge per la quale
gli elettroni tendono a disporsi nello spazio con la
minima spesa di energia.
Io ho le seguenti configurazioni elettroniche esterne
per l’atomo di Cloro e di Ossigeno
Cl = [Ne]3s2 / 3p5
O = [He]2s2 / 2p4
Che posso rappresentare meglio in questa
maniera:
Cl = 3s2 / 3px2 py2 pz1
O = 2s2 / 2px2 py1 pz1
(Posso osservare che entrambi gli atomi hanno orbitali
spaiati, in linea di principio potrei rappresentare
l’Ossigeno con solo gli orbitali x e y pieni e lo z
vuoto, ma ciò richiederebbe spendere una certa energia e
l’atomo, si sa, è molto avaro di energia e molto pigro e
cerca le configurazioni che gli permettono di spendere
meno energia possibile, tenere gli elettroni spaiati
permette all’atomo di spender meno energia che tenerli
assieme, questo perchè gli elettroni hanno carica uguale
e tendono respingersi, se li tengo vicini dovrò usare
maggiore energia per “costringerli” in un
orbitale che tenerli lontani in orbitali vuoti)
Se l’atomo di Cloro rimanesse in tale configurazione
potrebbe formare con l’ossigeno un solo legame, fra
l’orbitale 3pz del Cl e l’orbitale 2pz di O. Gli atomi in
questo caso tendono ad occupare sottolivelli di orbitali
superiori, così io mi troverò il Cloro con la seguente
configurazione
elettronica esterna:
Cl = [Ne] 3s2 / 3px1 py1 pz1 / 3dx1 py1 (il Cl ha
promosso due elettroni “p” all’orbitale
“d”)
La carica della molecola è però -1 quindi dovrò
considerare un elettrone in più sul Cloro ed avrò
quindi una configurazione:
Cl = [Ne] 3s2 / 3px2 py1 pz1 / 3dx1 py1
Mi troverò quindi davanti una configurazione
elettronica che mi permette 4 legami e con la
possibilità di avere 5 doppietti elettronici. E’ chiaro
quindi che la struttura dell’anione ClO3(-1) non sarà
né la “a” né la “b” (anche se
la “a” è quella più vicina), infatti io avrò
un elettrone libero il quale avrà la tendenza di formare
composti con i Cationi, ad esempio HClO3 (acido
ipocloroso) ed un doppietto libero proveniente da
3px2.
Quindi avrò una struttura TRIGONALE BIPIRAMIDALE (come
da tabella inserita) che sarà la seguente:
O
x |
> Cl -- O
z |
O
intorno agli O avrò ovviamente 6 elettroni e x
= 1 elettrone spaiato (orbitale 3py1) e z = doppietto
elettronico (orbitale 3px2)