Esercizi: Geometria molecolare, VSEPR e ibridazione

Applicando il modello VSEPR, indica per ciascuna molecola il numero di coppie di elettroni attorno all'atomo centrale e la geometria molecolare:

1. a) $\mathrm{BeCl_2}$ e $\mathrm{BF_3}$.
2. b) $\mathrm{CH_4}$ e $\mathrm{NH_3}$.

Indica lo stato di ibridazione dell'atomo di carbonio (o dell'atomo centrale) e gli angoli di legame approssimati in:

1. a) $\mathrm{CH_4}$ e $\mathrm{C_2H_4}$.
2. b) $\mathrm{C_2H_2}$ e $\mathrm{CO_2}$.

Determina la geometria molecolare di $\mathrm{H_2O}$.

1. a) Indica il numero di coppie di legame e di coppie solitarie sull'ossigeno e la geometria delle coppie elettroniche.
2. b) Spiega perché l'angolo $\mathrm{H{-}O{-}H}$ è circa $104{,}5°$ e non $109{,}5°$.

Per le molecole $\mathrm{SF_4}$, $\mathrm{XeF_2}$ e $\mathrm{ClF_3}$:

1. a) Scrivi la struttura di Lewis e determina la geometria delle coppie elettroniche.
2. b) Indica la geometria molecolare e prevedi se la molecola è polare.

Considera $\mathrm{CO_2}$, $\mathrm{SO_2}$, $\mathrm{CCl_4}$ e $\mathrm{CHCl_3}$.

1. a) Determina la geometria di ciascuna molecola con il modello VSEPR.
2. b) Stabilisci quali molecole hanno momento dipolare nullo, giustificando con la somma vettoriale dei dipoli di legame.

Nella molecola di etene $\mathrm{C_2H_4}$ e in quella di etino $\mathrm{C_2H_2}$:

1. a) Descrivi l'ibridazione dei carboni e indica quanti legami $\sigma$ e quanti legami $\pi$ sono presenti.
2. b) Spiega perché attorno al doppio legame $\mathrm{C{=}C}$ non c'è libera rotazione, e quali conseguenze ha sulla geometria.

Confronta gli ioni $\mathrm{NO_2^+}$, $\mathrm{NO_2^-}$ e la molecola $\mathrm{NO_2}$ (radicale).

1. a) Disegna le strutture di Lewis e prevedi con VSEPR gli angoli $\mathrm{O{-}N{-}O}$ in ordine crescente.
2. b) Giustifica l'ordine considerando l'effetto della coppia solitaria o dell'elettrone spaiato.
3. c) Indica l'ibridazione dell'azoto in ciascuna specie.

Il propadiene (allene) ha formula $\mathrm{H_2C{=}C{=}CH_2}$.

1. a) Indica l'ibridazione dei tre atomi di carbonio e l'angolo $\mathrm{C{=}C{=}C}$.
2. b) Descrivi i legami $\sigma$ e $\pi$ e spiega, con l'orientamento degli orbitali $p$, perché i due gruppi $\mathrm{CH_2}$ giacciono su piani perpendicolari.
3. c) Prevedi se la molecola è polare e giustifica.

Gli ioni $\mathrm{XeF_5^+}$ e $\mathrm{ICl_4^-}$ sono specie reali.

1. a) Determina per ciascuno la geometria delle coppie elettroniche e la geometria molecolare con VSEPR.
2. b) Indica l'ibridazione formale dell'atomo centrale.
3. c) Spiega perché in $\mathrm{ClF_3}$ le coppie solitarie occupano posizioni equatoriali, confrontando le disposizioni alternative (una equatoriale e una assiale, entrambe assiali) in base alle repulsioni coppia solitaria–coppia solitaria e coppia solitaria–coppia legante a 90°.