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0. CHIMICA. II Liceo SCIENZE APPLICATE. ORBITALI IBRIDI. Prof. Patrizia MOSCATELLI pat58907@hotmail.it www.ianua.com/patrizia/scuola Liceo statale “Volterra” – Ciampino(RM). Slide N. 54. Gli elementi.

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Presentation Transcript
chimica

0

CHIMICA

II Liceo SCIENZE APPLICATE

ORBITALI IBRIDI

Prof. Patrizia MOSCATELLI

pat58907@hotmail.it

www.ianua.com/patrizia/scuolaLiceo statale “Volterra” – Ciampino(RM)

Slide N.54

gli elementi
Gli elementi

I sistemi biologici concentrano certi elementi e ne rifiutano altri, e questi processi possono richiedere energia.

C’è una selezione naturale degli elementi.

  • Quattro elementi (H, O, C, N) sono quelli base, >99% del numero di atomi
  • Altri 7 elementi (Na, K, Ca, Mg, P, S e Cl) sono assolutamente essenziali, 0.9% del numero di atomi
  • Altri elementi (Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) sono necessari in alcune specie.
slide3

Presenza di elementi nel corpo umanoIl 99% della massa corporea umana è costituita da sei elementi: ossigeno, carbonio, idrogeno, azoto, calcio e fosforo.

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Riprendiamo i legami……

Tra due atomi si forma un legame covalente quando si ha sovrapposizione di legami atomici e la coppia di elettroni condivisi ha la massima probabilità di essere localizzata tra i due nuclei.

In generale tutti i legami singoli formati dalla sovrapposizione FRONTALE di orbitali s o p o ibridi sono LEGAMI SIGMA

Il legame di tipo σ (sigma), avviene tra due atomi che mettono in comune un elettrone ciascuno (avendo tali elettroni spin opposti) e si forma con la sovrapposizione degli orbitali più esterni

Se la sovrapposizione dei due orbitali avviene LATERALMENTE si ha sempre un legame covalente di tipo π (pi greco) (lo si ha solo dopo un legame sigma) Il legame risultante si estende al di sopra e al di sotto il piano in cui giace il legame σ che congiunge i due stessi nuclei.

slide5

2p

2s

Ma come fa il C a fare illimitati composti?

La struttura elettronica esterna del carbonio (C ) è s2p2

Ma questa configurazione non spiega la struttura

dei composti del carbonio.

Ad esempio nel metano il carbonio forma quattro legami C-H identici.

Come è possibile dato che orbitali del carbonios e p hanno energie diverse ?

slide7

p

s

La soluzione sta nella

IBRIDAZIONE DEGLI ORBITALI

cioè

Si trasformano in un ugual numero di orbitali isoenergetici

Si prendono degli orbitali con differente energia

sp

sp

+

=

dove gli elettroni si distribuiscono uniformemente

Il totale dell’energia degli orbitali ibridi è

=

al totale dell’energia degli orbitali non ibridi

L’ibridazione di orbitali atomici è un processo che richiede energia, ma aumentando il numero di elettroni “spaiati” su altrettanti orbitali ibridi, aumenta il numero dei legami covalenti che quell’atomo può formare. Quindi l’energia spesa inizialmente

viene recuperata con gli interessi.

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L’IBRIDAZIONE avviene in due fasi:

  • promozione elettronica
  • ibridazione in senso stretto
promozione elettronica
Promozione elettronica

Se prendiamo ad esempio il Carbonio, l’elemento deve passare allostato eccitato"promuovendo" un elettrone dall'orbitale 2s nell'or-bitale 2p vuoto (eccitazione), così da assumere una configurazione elettronica esterna di tipo: 2s 2p3. Questa operazione richiede una spesa energetica (circa 96 kcal/mole) ampiamente compensata dalla possibilità di formare due ulteriori legami (ad esempio, l'energia di un legame C-H è circa 100 kcal/mole).

In questo modo, abbiamo,non più due elettroni spaiati in grado di formare due legami, bensì quattro, e quindi la possibilità di realizzare altrettanti legami con altri atomi.

slide10

A questo punto, siamo in grado di spiegare la formazione dei 4 legami covalenti con i 4 atomi di H, ma non la perfetta equivalenza degli stessi; infatti:

  • 3 legami cova-lenti derivereb-bero dalla so-vrapposizione di ciascun orbitale 2p del C con l’or-bitale 1s di cia-scun atomo di H;
  • 1 legame covalente deriverebbe dalla sovrapposizione dell’orbitale 1s di un atomo di H con l’orbitale 2s dell’atomo di C
ibridazione sp
IBRIDAZIONE sp

L’orbitale 2s si combina con 1 solo dei 3 orbitali 2p.

L’ orbitale s e l’or-bitale p danno 2 orbitali ibridi, a energia e forma intermediarispet-

to agli originali, che si dispongono a 180° di distanza l’uno dall’altro

I 2 orbitali p non ibridi si disporran-no su piani perpendicolari rispetto a quello degli orbitali ibridi

ibridazione sp 2
IBRIDAZIONE sp2

L’orbitale 2s si combina con 2 dei 3 orbitali 2p.

L’ orbitale s ed i 2 orbitali p danno 3 orbitali ibridi, a energia e forma

intermediarispetto agli originali. Si di-spongono a 120° di distanza l’uno dal-l’altro.

L’orbitale p non ibrido si disporrà su un piano perpendicolare rispetto a quello degli orbitali ibridi

ibridazione sp 3
IBRIDAZIONE sp3

L’orbitale 2s si combina con tutti e 3 gli orbitali 2p.

L’ orbitale s ed i 3 orbitali p danno 4 orbitali ibridi, a energia e forma

intermediarispetto agli originali. Si dispongono ai vertici di un tetraedro, a 109° di distanza l’uno dall’altro.

esempio del carbonio

sp3

quattro orbitali ibridi

sp2

p

p

sp

due orbitali ibridi e due orbitalip non ibridi

sp3

sp

Esempio del CARBONIO

Il carbonio ha tre tipi di ibridazione

sp2

tre orbitali ibridi ed un orbitale p non ibrido

slide15

Perché esistono ibridazioni sp2e sp che lasciano orbitali p non ibridati?

Perché gli orbitali pservono per formare i legami p

quindi

ogni volta che abbiamo doppi legami sappiamo che

un legame è sed uno è p

l’ibridazione del carbonio sarà

sp2se vi è un solo doppio legame

sp se vi sono due doppi legami

Il carbonio forma sempre quattro legami covalenti:

4legami scon ibridazione sp3

3 legamised uno pcon ibridazione sp2

2 legami se due pcon ibridazione sp

slide16

RIASSUMENDO

Il legame chimico provoca

l’ibridazione degli orbitali s e p

determinando

diversa orientazione

nuova forma

slide17

con

Ibridazione dell’orbitale s

3 orbitale p

2 orbitali p

1 orbitali p

ibridazione sp3

ibridazione sp2

ibridazione sp

4 orbitalisp3

3 orbitalisp2 +1 orbitale p

2 orbitalisp +2 orbitale p

4 legamia 109°

tetraedro

3 legamia 120°

complanari +

1 legame

2 legamia 180°

complanari +

2 legame

legami 

formano solo

gli orbitali ibridi

gli orbitali p liberi.

formano

legami 

perpendicolari al piano deilegami