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Ibridazione del Carbonio: sp, sp2, sp3 e Isomeria Semplice

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Ibridazione del Carbonio: sp, sp2, sp3 e Isomeria Semplice

francesca

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L'atomo di carbonio è il principale costituente dei composti organici, con caratteristiche uniche come la capacità di ibridazione e di formare composti isomeri e lunghe catene. L'ibridazione spiega la formazione di legami chimici e la geometria molecolare. Esistono tre tipi principali di orbitali ibridi: sp, sp2 e sp3. L'isomeria è un fenomeno che spiega l'esistenza di molti composti organici con la stessa formula ma strutture diverse.

• L'ibridazione del carbonio permette la formazione di legami covalenti isoenergetici
• Gli orbitali ibridi sp, sp2 e sp3 determinano la geometria delle molecole organiche
• L'isomeria strutturale e stereoisomeria spiegano la diversità dei composti organici
• I legami sigma e pi greco hanno caratteristiche diverse di forza e sovrapposizione orbitale

28/9/2022

2135

LE CARATTERISTICHE DEL CARBONIO
Carbonio -> principale costituente dei composti organici
Configurazione elettronica: 1s² 2s²2px¹2py¹ 2pzº
Ca

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L'isomeria nei composti organici

L'isomeria è un fenomeno fondamentale che spiega l'esistenza di numerosi composti organici. Gli isomeri sono molecole con la stessa formula bruta ma struttura diversa, risultando in proprietà fisiche e chimiche differenti.

Esistono due categorie principali di isomeria:

Isomeria di struttura:
- Isomeri di catena: diversa concatenazione degli atomi di carbonio
- Isomeri di posizione: diversa posizione del gruppo funzionale o del sostituente
- Isomeri di gruppo funzionale: diverso gruppo funzionale
Stereoisomeria:
- Isomeria conformazionale: rotazione attorno al legame semplice C-C
- Enantiomeri (isomeri ottici): molecole speculari non sovrapponibili
- Isomeria geometrica: cis e trans isomeri in molecole con rotazione impedita

Definizione: Gli enantiomeri sono molecole otticamente attive che ruotano il piano della luce polarizzata in direzioni opposte.

Highlight: L'isomeria geometrica cis-trans si verifica in molecole con rotazione impedita, dove i sostituenti possono trovarsi dallo stesso lato (cis) o da lati opposti (trans) rispetto all'asse molecolare.

L'isomeria è un concetto chiave per comprendere la diversità e la complessità dei composti organici, spiegando come molecole con la stessa composizione possano avere proprietà e funzioni diverse.

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Tipi di ibridazione e legami chimici

L'ibridazione sp coinvolge l'unione dell'orbitale 2s con uno degli orbitali 2p, producendo due orbitali sp disposti a 180°. Questa configurazione è tipica degli alchini e forma legami tripli (1 sigma e 2 pi greco).

L'ibridazione sp² combina l'orbitale 2s con due orbitali 2p, generando tre orbitali sp² disposti a 120°. Questa disposizione è caratteristica degli alcheni e forma legami doppi (1 sigma e 1 pi greco).

L'ibridazione sp³ unisce l'orbitale 2s con tutti e tre gli orbitali 2p, creando quattro orbitali sp³ disposti a 109,5°. Questa configurazione è tipica degli alcani e forma legami semplici (1 sigma).

Vocabulary:

Legame sigma (σ): legame covalente forte formato dalla sovrapposizione frontale di orbitali atomici.

Legame pi greco (π): legame covalente più debole formato dalla sovrapposizione laterale di orbitali atomici.

La teoria del legame di valenza spiega che un legame covalente si forma dalla sovrapposizione di due orbitali semipieni, creando un orbitale molecolare condiviso tra gli atomi.

Highlight: I legami sigma sono più forti dei legami pi greco a causa della maggiore sovrapposizione orbitale.

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Le caratteristiche del carbonio e l'ibridazione

Il carbonio è l'elemento fondamentale dei composti organici, con una configurazione elettronica 1s² 2s²2px¹2py¹ 2pzº. Le sue caratteristiche principali includono la capacità di ibridazione, di formare composti isomeri e di creare lunghe catene molecolari.

L'ibridazione del carbonio è un concetto chiave per comprendere la formazione dei legami chimici. Nonostante il carbonio abbia solo due elettroni spaiati nella sua configurazione di base, può formare quattro legami covalenti, come nel caso del metano (CH4).

Esempio: La molecola di metano CH4 presenta una struttura tetraedrica con quattro legami C-H equivalenti, disposti con angoli di 109,5°.

La teoria dell'ibridazione spiega come il carbonio possa formare più legami di quanti previsti dalla sua configurazione elettronica di base. Gli orbitali ibridi sono il risultato del mescolamento di orbitali puri, con energia e orientamento diversi.

Definizione: Gli orbitali ibridi sono orbitali atomici risultanti dalla combinazione di orbitali puri, con energia intermedia e forma/orientamento diversi.

Esistono tre tipi principali di orbitali ibridi:

Orbitali sp: formati da 1 orbitale s e 1 orbitale p
Orbitali sp²: formati da 1 orbitale s e 2 orbitali p
Orbitali sp³: formati da 1 orbitale s e 3 orbitali p

Highlight: L'ibridazione permette al carbonio di formare legami covalenti isoenergetici, fondamentali per la struttura delle molecole organiche.

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Stereoisomeria:
- Isomeria conformazionale: rotazione attorno al legame semplice C-C
- Enantiomeri (isomeri ottici): molecole speculari non sovrapponibili
- Isomeria geometrica: cis e trans isomeri in molecole con rotazione impedita

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Esempio: La molecola di metano CH4 presenta una struttura tetraedrica con quattro legami C-H equivalenti, disposti con angoli di 109,5°.

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Esistono tre tipi principali di orbitali ibridi:

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Orbitali sp²: formati da 1 orbitale s e 2 orbitali p
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