Stai studiando chimica per il test di medicina, odontoiatria, veterinaria o professioni sanitarie?
Oggi ti suggeriamo un approfondimento di chimica organica: l’ibridazione del carbonio.
Se devi ripassare o se ancora non sai cos’è l’ibridazione del carbonio, leggi questo articolo in cui i nostri tutor spiegano in breve e con parole semplici i vari tipi di ibridazione del carbonio.
Cos’è il carbonio
Il carbonio è un non metallo, con peso atomico 6 e massa atomica 12, posizionato nel gruppo IV A della tavola periodica. È tra gli elementi più importanti perché è alla base della chimica organica, ma si trova anche in stato inorganico, come nell’anidride carbonica.
La configurazione elettronica del carbonio è 1s22s22p2. Nel livello di valenza, gli elettroni sono distribuiti come nell’immagine qui sotto:
Configurazione elettronica del carbonio allo stato fondamentale
Ibridazione del carbonio
La configurazione elettronica del carbonio non giustifica il fatto che il carbonio, in tutti i composti organici, abbia intorno a sé quattro legami covalenti. La stessa cosa si può affermare per il metano CH4.
Infatti, un elemento chimico forma 4 legami covalenti se possiede 4 elettroni spaiati. Invece, il carbonio presenta solo due elettroni spaiati. Per cui, in teoria, dovrebbe formare solo 2 legami covalenti, non 4!
Tuttavia, se il carbonio acquista una certa quantità di energia, può assumere la configurazione 1s22s12p3: un elettrone viene promosso dal sottolivello 2s al sottolivello 2p.
Tale configurazione elettronica è definita stato eccitato.
Che cos’è l’ibridazione del carbonio
L’ibridazione del carbonio è un modello, un mescolamento matematico delle funzioni d’onda dell’orbitale. Non è un fenomeno reale.
I nuovi orbitali, gli orbitali ibridi del carbonio, si creano quando si instaura un legame chimico tra orbitali di uguale livello energetico.
L’ibridazione del carbonio è questa operazione matematica.
Tipi di ibridazione
Ci sono diversi tipi di ibridazione in base al numero degli orbitali.
A seconda del numero di coppie di elettroni coinvolte, una, due o tre, i legami carbonio-carbonio possono essere:
- semplici o singoli
- doppi
- tripli
Ibridazione sp3
I legami singoli carbonio-carbonio sono legami di tipo σ, sigma, ovvero legami simmetrici rispetto all’asse che unisce i due nuclei, l’asse internucleare.
I nuovi 4 orbitali ibridi sono chiamati sp3, dove l’esponente 3 indica il numero di orbitali p che partecipano alla formazione dell’ibrido. Per 1/4 presentano le caratteristiche dell’orbitale s di partenza. Invece, per i restanti 3/4 hanno le caratteristiche degli orbitali 2p.
Ibridazione sp2
Nel caso di un doppio legame carbonio-carbonio solo una delle due coppie elettroniche che lo costituiscono forma un legame.
L’altra coppia elettronica occupa le regioni sopra e sotto il piano della molecola formando un legame π, pi greco, cioè un legame non simmetrico rispetto all’asse internucleare.
Pertanto, un doppio legame è costituito da un legame σ e da un legame π.
Ibridazione sp
Un triplo legame carbonio-carbonio è formato invece da un legame σ e da due legami π.
La lunghezza di un legame carbonio-carbonio dipende dal numero di legami presenti: all’aumentare del numero di legami π diminuisce la distanza di legame carbonio-carbonio.
Quindi, i legami tripli sono quelli più corti.
Guarda anche questa videolezione sull’ibridazione del carbonio, per capire meglio l’argomento.
Quiz sull’ibridazione del carbonio
Ecco due quiz di chimica sull’ibridazione del carbonio commentati con cui testare subito le tue conoscenze su questo argomento per il test di ammissione a medicina.
1) In quale molecola è presente l’ibridazione sp?
- CHCl3
- H2-C=O
- CH3-CH(CH3)2
- H5C(O)OCH3
- CH3C≡N
2) Lo ione ammonio (NH4+) e il metano (CH4) hanno in comune:
- Il carattere nettamente acido
- La struttura planare
- L’ibridizzazione sp2
- L’ibridizzazione sp3
- La massa molecolare
Le risposte corrette sono:
- E. Le molecole caratterizzate dal triplo legame presentano ibridazione sp. Doppio legame = sp2. Legame singolo= sp3
- D. Entrambe presentano una struttura tetraedrica con ibridazione sp3.
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Foto nel testo tratta dal manuale di chimica WAU!
