IBRIDAZIONE DIAMANTE GRAFITE

Ibridazione del (C
(C )
Orbitali ibridi e geometria molecolare
Il carbonio appartiene al II periodo e al IV gruppo con elettronegatività 2,5 , ha
configurazione elettronica 1s2 2s2 2p2 .
La disposizione elettronica del (C) allo STATO FONDAMENTALE comporta il
totale riempimento del 1^ livello energetico, del sottolivello (2s) ed il parziale
riempimento del sottolivello (2p) poiché soltanto gli orbitali (2px) e (2py) contengono
un elettrone ciascuno, mentre l’orbitale (2pz) risulta vuoto .
hh
Se eccitiamo l’atomo di (c) fornendogli energia sotto forma di calore, esso subisce il
fenomeno dell’ibridazione.
Si possono avere tre tipi di ibridazione:sp3, sp2 ed sp.
Nel caso dell‘IBRIDAZIONE sp3 il carbonio forma sempre quattro legami. Affinché
ciò sia possibile, occorre che siano coinvolti tutti e quattro gli elettroni dello strato
esterno e cioè che tutti e quattro siano spaiati, in modo da poter essere accoppiati
ciascuno con un elettrone di un altro atomo; questa condizione si può realizzare
promuovendo un elettrone dall’orbitale 2s nell’orbitale 2p vuoto(eccitazione), così da
assumere una configurazione elettronica di tipo: 2s 2p3.
La molecola in cui il (C) presenta la ibridazione
di tipo sp3 presenta una geometria TETRAEDRICA
cioè gli assi dei 4 orbitali ibridi, formano una figura
tetraedrica; gli orbitali ibridi sp3 si dispongono fra loro
formando angoli di 109,5 °, cioè lungo i vertici di un tetraedro
regolare, essendo questa la figura geometrica che permette
la massima distanza tra i 4 orbitali e quindi la massima stabilità.
La situazione appena descritta, l’ibridazione
sp3, caratterizza gli ALCANI, ossia idrocarburi
in cui il carbonio possiede degli orbitali ibridi .
Il composto più semplice di questa famiglia è il metano, CH4,
che è anche il più semplici dei composti organici.
Forma tetraedrica con il (C) al centro ed i 4 atomi di ( H ) ai vertici.
Nell’ IBRIDAZIONE sp2 si passa da uno stato
fondamentale a uno stato eccitato sotto forma di
calore; vengono ibridati l’orbitale 2s e solo due orbitali
2p, in modo da formare
tre orbitali ibridi equivalenti che hanno un maggior
contenuto energetico rispetto a quelli presenti allo stato
fondamentale.
La geometria quindi è planare- triangolare.
L’orbitale 2p che non partecipa all’ibridazione
è disposto in maniera perpendicolare al piano
sul quale giacciono gli orbitali ibridi. Abbiamo
supposto che l’orbitale che non ha partecipato all’ibridazione è 2py.
Pertanto, i tre orbitali ibridi complanari formano legami sigma con angoli di 120°,
mentre l’orbitale 2py non ibridato forma il legame π con un orbitale 2py di un altro
atomo di carbonio.
Il carbonio presenta questo tipo di ibridazione nelle molecole degli ALCHENI che
presentano una geometria planare.
Un esempio di geometria planare è l’Etene.
Se forniamo energia all’atomo di carbonio sotto forma di calore si passa dallo STATO
FONDAMENTALE ad uno STATO ECCITTATO subendo il fenomeno
dell’IBRIDAZIONE.
Se vengono interessati solo gli orbitali di tipo 2s e 2pz il fenomeno
dell’IBRIDAZIONE è di tipo sp.
Il DIAMANTE e il GRAFITE hanno identica composizione
chimica ma a causa del diverso ambiente in cui si
sono cristallizzati, presentano delle caratteristiche
fisiche e chimiche e fisiche diverse tra loro;
infatti differiscono per:
- tipo di reticolo cristallino
- diversa ibridazione degli orbitali dell’atomo di carbonio (sp3 per il diamante, sp2
per il grafite)
Il diamante è un minerale durissimo è incolore
che richiede temperatura e pressione elevatissime
per la sua formazione.
Nel suo reticolo cubico gli atomi di carbonio
sono
molto vicini tra loro e ognuno di essi si allunga
ad altri 4 atomi formando una struttura continua
e tridimensionale costituita da tanti
tetraedri .
La grafite, invece, è un minerale nero, tenerissimo
e untuoso al tatto che si forma nella crosta
terrestre a pressione e temperatura molto più
bassa.
Nel suo reticolo esagonale, gli atomi di carbonio
sono disposti su dei piani dove ognuno di essi si
lega agli altri formando degli esagoni con uno
spazio vuoto al centro.
Ogni piano è unito al soprastante e al sottostante da deboli
legami chimici che spiegano la facilità con cui il minerale si
sbriciola dividendosi in foglietti.
Questi legami deboli sono le forze di Van der Walls.
Lavoro eseguito dalle alunne:
Arcangela BUONSANTO classe IV sez. G
Valeria CASTAGNA classe IV sez. G
Simona GALLIANI
classe V sez. C