Qual è il numero sterico?

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Il numero sterico è associato a un modello che prevede la forma di molecole o ioni poliatomici ; la teoria della repulsione della coppia di elettroni del guscio di valenza (VREPEV) . Il modello si basa sulla repulsione elettrostatica attorno all’atomo delle coppie di elettroni di valenza. L’ipotesi di base del modello è che questi elettroni si respingano tra loro, quindi sono disposti spazialmente in modo tale da minimizzare la repulsione, e in questo modo viene definita la geometria della molecola. Il numero di coppie di elettroni di valenza attorno all’atomo, sia quelle che condividono un legame che quelle che non lo fanno, è chiamato numero sterico.

Il modello atomico TRePEV è un’alternativa alla teoria del legame di valenza, che affronta il problema determinando orbitali energeticamente accessibili per formare legami, e anche alla teoria degli orbitali molecolari, che studia la formazione di orbitali molecolari per determinare come gli atomi si combinano formando molecole poliatomiche o ioni . Il modello TRePEV è limitato, poiché è una teoria qualitativa, non quantitativa, limitata all’ottenimento di geometrie molecolari. D’altra parte, TRePEV non descrive correttamente molte strutture di composti di metalli di transizione, la cui valenza è attribuibile all’interazione degli elettroni d del guscio elettronico con ligandi che sono più distanti dal range delle coppie di elettroni non legate.

Calcolo del numero sterico

Il numero sterico è calcolato come la somma delle coppie di elettroni non legate all’atomo centrale, più il numero di atomi legati all’atomo centrale . Vediamo alcuni esempi:

  • Nel caso del metano (CH 4 ), l’atomo di carbonio, che è l’atomo centrale, è legato a quattro atomi di idrogeno, e non c’è coppia di elettroni che non sia legata; pertanto, il numero sterico è 4. La disposizione geometrica è tetraedrica, poiché ci sono quattro coppie di elettroni legate. I quattro atomi di idrogeno sono posizionati ai vertici di un tetraedro e l’angolo di legame è di 109,5º. È una molecola del tipo AB 4 , dove l’atomo centrale è A e la lettera B rappresenta gli altri atomi.
  • Anche l’ammoniaca (NH 3 ) ha un numero sterico di 4, risultante dal legame dell’atomo di azoto, l’atomo centrale, con tre atomi di idrogeno, lasciando una coppia di elettroni non legati. La nomenclatura generale è AB 3E, dove E rappresenta la coppia solitaria di elettroni. In questo caso, la coppia solitaria di elettroni non è attaccata ad un altro atomo, ma ne influenza la geometria a causa della repulsione elettrostatica che genera. Come nel caso del metano, ci sono quattro regioni di densità elettronica, e quindi l’orientamento generale è tetraedrico. Ma ci sono solo tre atomi attaccati all’atomo centrale, quindi la geometria è quella di una piramide a base triangolare. La geometria della molecola è determinata dalla relazione degli atomi, sebbene le coppie solitarie di elettroni svolgano un ruolo. Questa influenza determina che, sebbene l’angolo di legame HCH sia determinato a 109,5º, nel caso dell’ammoniaca l’angolo di legame HNH è minore.
  • Altri due casi tipici sono la molecola dell’acqua e la molecola dell’anidride carbonica. L’acqua (H 2 O) ha come atomo centrale l’ossigeno al quale sono attaccati due atomi di idrogeno. L’ossigeno ha anche due coppie solitarie di elettroni, quindi il numero sterico dell’acqua è 4. Nel caso dell’anidride carbonica (CO 2 ) ci sono due gruppi di doppi legami tra carbonio e ossigeno, che non lasciano coppie di elettroni liberi; quindi, in numero sterico è 2.

La tabella seguente mostra la geometria di diversi tipi di molecole, mentre la figura seguente mostra la distribuzione elettronica e la distribuzione geometrica di molecole di tipo AB 2 E 2 come l’acqua e molecole di tipo AB 3 E 1 come l’ammoniaca.

Tipo di molecola Forma esempi
LA 1 Dentro _ molecola biatomica HF, O2
AB 2 MI 0 Lineare BeCl2 , HgCl2 , CO2 _
AB 2 E 1 Angolare N. 2 , SO 2 , O 3
AB 2 E 2 Angolare H2O , OF2 _
AB 2 E 3 Lineare XeF 2 , I 3
AB 3 MI 0 triangolare piatto BF 3 , CO 3 2- , NO 3 , SO 3
AB 3 E 1 piramide a base triangolare NH3 , PCl3 _
AB 3 E 2 A forma di T ClF3 , BrF3 _
AB 4 MI 0 tetraedrico CH 4 , PO 4 3- , SO 4 2-, ClO4
AB 4 E 1 Rocker sf4_ _
AB 4 E 2 quadrato piatto XeF 4
AB 5 MI 0 bipiramidale a base triangolare PCI 5
AB 5 E 1 piramide a base quadrata ClF5 , BrF5 _
AB 5 E 2 pentagonale piatto XeF 5
AB 6 MI 0 ottaedrico SF6 _
AB 6 E 1 piramide a base pentagonale XeOF 5 , IOF 5 2-
AB 7 MI 0 Bipiramidale a base pentagonale SE 7
Distribuzione elettronica, comprese le coppie solitarie di elettroni in giallo (a sinistra) e geometria, escluse le coppie solitarie (a destra), di molecole simili ad AB2E2 come l'acqua (figure in alto) e di molecole simili ad AB3E1 come l'acqua e l'ammoniaca (figure in basso).
Distribuzione elettronica, comprese le coppie solitarie di elettroni in giallo (a sinistra) e geometria, escluse le coppie solitarie (a destra), di molecole simili ad AB2E2 come l’acqua (figure in alto) e di molecole simili ad AB3E1 come l’acqua e l’ammoniaca (figure in basso).

Fontana

Stefano Stoker. Chimica generale, organica e biologica. Cengage Apprendimento, 2009.

https://westendchronicle.com/en/texts/9002-come-calcolare-un-numero-sterico

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Sergio Ribeiro Guevara (Ph.D.)
(Doctor en Ingeniería) - COLABORADOR. Divulgador científico. Ingeniero físico nuclear.

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