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MEP, Le mappe dei potenziali elettrostatici

acetic_acid2 MEP Le Mappe di potenziale elettrostatico MEP, conosciute anche come mappe di energia potenziale elettrostatica, o superfici di potenziale elettrico molecolare, mostrano le distribuzioni di carica delle molecole in tre dimensioni, permettendoci di visualizzare le differenti regioni di una molecola differentemente caricate. La conoscenza della distribuzione delle cariche permette di comprendere come una molecola interagisce con un’altra.
L’origine della differente distribuzione delle cariche in una molecola è la differenza di elettronegatività dei singoli atomi e della distanza e posizione dei legami nella molecola stessa.
L’energia di potenziale elettrostatico si calcola ponendo idealmente una carica positiva +1 ad una distanza dalla molecola. Se la carica è respinta l’Energia è positiva in quanto le due cariche sono entrambe positive. Se invece la carica è attratta, l’energia sarà negativa e si avrà l’attrazione tra carica e molecola.
La formula scritta sopra tiene conto di tutte le cariche presenti in una molecola, tutti gli elettroni e tutti i nuclei degli atomi che la costituiscono. Di conseguenza l’energia misurata in un punto è la risultante di tutte le energie di attrazione e di repulsione. Inoltre questa energia dipenderà espressamente dalla DISTANZA della carica + esploratrice dalla superficie della molecola. Più è distante minore è l’interazione.
Questo calcolo matematico è fatto sfruttando l’equazione di Schrodinger e ponendo i risultati ottenuti su una SUPERFICIE ad una certa distanza dai nuclei. Il risultato sarà una superficie che sarà colorata dal ROSSO verso il BLU. Il ROSSO indica zone ricche di elettroni, mentre il BLU zone povere di elettroni.
Lo scopo per cui si calcolano queste mappe è quello di trovare il sito reattivo di una molecola. Una zona con bassa energia elettrostatica (zone rosse) tenderà ad interagire bene con parti di altre molecole che invece hanno un’alta energia elettrostatica (zone blu), permettendo quindi almeno in termini non approfonditi di predire un comportamento chimico o fisico delle molecole.
Per comprendere la ragione per cui gli elettroni non sono egualmente condivisi in una molecola bisogna ricorrere alla differente ELETTRONEGATIVITA’ dei legami chimici e alla differente geometria molecolare.
Carichiamo ora la molecola del Cloruro di Idrogeno

Dal momento che il Cl è più elettronegativo dell’Idrogeno 3,16 del Cl contro 2,2 del H, il legame tra H e Cl sarà polarizzato. Sul Cl si osserverà una carica negativa parziale mentre sull’ H una carica postiva parziale.
Di conseguenza si avrà la seguente mappa di densità elettronica, come pure un vettore di dipolo orientato verso il Cloro.

Calcola il dipolo della molecola di

calcola cariche parziali

pinostriccoli

Docente di Chimica nell’ITIS Galilei di Altamura