Struttura O3
Buonasera ragazzi, sto incontrando molta difficoltà nel rappresentare la struttura dell'ozono con la teoria del legame di valenze e con la teoria degli orbitali molecolari. Qualcuno potrebbe aiutarmi?
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Sezione sbagliata.
Non è chimica fisica per il semplice fatto che è un dubbio. E non mi pare si stia parlando di un argomento di chimica fisica.

Comunque, vediamo cosa possiamo fare per risponderti.

Sebbene la teoria VB sia più semplice e facile da applicare e spiegare, non è sempre in grado di predire la corretta struttura elettronica di molecole come l'O2 e altre molecole.
Le strutture elettroniche singole sono spesso inadeguate, e le strutture di risonanza devono essere aggiunte.
Per descrivere tali molecole è necessario usare una combinazione delle teorie sul legame in cui i legami sigma sono descritti dalla teoria VB e i legami pi greco dalla teoria MO. La molecola dell'ozono, O3, è un ottimo esempio.

Evidenze sperimentali indicano che l'ozono ha un angolo di legame di 117.5°. Poiché questo angolo è vicino a 120°, è probabile che l'atomo centrale di ossigeno nell'ozono sia trigonale planare e ibridizzato sp2. Se assumiamo che gli atomi di ossigeno terminali siano anche loro ibridizzati sp2, allora otteniamo la struttura a legami σ. Due di questi tre lobi sp2 sull'atomo di O centrale sono usati per formare legami sigma O–O, ed il terzo ha una coppia di elettroni spaiati. Ogni atomo di ossigeno terminale ha due coppie di elettroni spaiati che sono anche essi in dei lobi sp2. Inoltre, ogni atomo di ossigeno ha un orbitale 2p non ibridizzato perpendicolare al piano molecolare. I legami σ e le coppie di elettroni spaiati contano per un totale di 14 elettroni. Ogni atomo di ossigeno nell'ozono ha 6 elettroni di valenza, così la molecola ha un totale di 18 elettroni. Sottraendo i 14 elettroni dal totale otteniamo 4 elettroni che devono occupare orbitali non ibridizzati 2p.

Con un approccio MO per descrivere il legame π , tre orbitali atomici 2p danno vita a tre orbitali molecolari. Uno degli orbitali molecolari è un orbitale molecolare π legante, che è mostrato come una regione a forma di banana di densità elettronica sopra e sotto il piano molecolare. Questa regione non ha nodi perpendicolari al piano della molecola. L'orbitale molecolare con la più altra energia ha due nodi che bisecano i legami O–O σ; è un orbitale anti-legante π *. Il terzo orbitale molecolare contiene un singolo nodo che è perpendicolare al piano della molecola e passa attraverso l'atomo di O centrale; esso è un orbitale molecolare non legante. Poiché gli elettroni in orbitali non leganti non sono né leganti né anti-leganti, essi vengono ignorati nel calcolo degli ordini di legame.

Possiamo ora piazzare i rimanenti quattro elettroni nei tre livelli energetici, riempiendo perciò i livelli π legante e non legante. Il risultato è un singolo legame π che tiene assieme tre atomi di ossigeno, o ½ legame π per O–O. Prediciamo quindi che l'ordine di legame totale per il legame O–O sia ½ π + 1 σ, proprio come predetto usando le strutture di risonanza. L'approccio MO, comunque, mostra che l'orbitale π non legante è delocalizzato sugli atomi di O terminali, che suggerisce che essi siano più elettron-ricchi dell'atomo centrale di O. La reattività dell'ozono è consistente con la delocalizzazione di carica predetta dal modello.


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