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Slid e N. 54 ORBITALI IBRIDI CHIMICA Prof. Patrizia MOSCATELLI Liceo statale Volterra – Ciampino(RM)

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Presentazione sul tema: "Slid e N. 54 ORBITALI IBRIDI CHIMICA Prof. Patrizia MOSCATELLI Liceo statale Volterra – Ciampino(RM)"— Transcript della presentazione:

1 Slid e N. 54 ORBITALI IBRIDI CHIMICA Prof. Patrizia MOSCATELLI Liceo statale Volterra – Ciampino(RM) II Liceo SCIENZE APPLICATE

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

3 Presenza di elementi nel corpo umano Il 99% della massa corporea umana è costituita da sei elementi: ossigeno, carbonio, idrogeno, azoto, calcio e fosforo. ElementoPercentuale di massa Ossigeno65 Carbonio18 Idrogeno10 Azoto3 Calcio1.5 Fosforo1.2 Potassio0.2 Zolfo0.2 Cloro0.2 Sodio0.1 Magnesio0.05 FerroFerro, Cobalto, Rame, Zinco, IodioCobaltoRameZincoIodio<0.05 ciascuno SelenioSelenio, FluoroFluoro<0.01 ciascuno

4 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. 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.

5 Ma come fa il C a fare illimitati composti? La struttura elettronica esterna del carbonio (C ) è s 2 p 2 Ma questa configurazione non spiega la struttura dei composti del carbonio. Ad esempio nel metano il carbonio forma quattro legami C-H identici. 2s2p sp Come è possibile dato che orbitali del carbonio s e p hanno energie diverse ?

6 TEORIA DELLIBRIDAZIONE

7 sp La soluzione sta nella IBRIDAZIONE DEGLI ORBITALI cioè += sp Si prendono degli orbitali con differente energia isoenergetici Si trasformano in un ugual numero di orbitali isoenergetici dove gli elettroni si distribuiscono uniformemente Il totale dellenergia degli orbitali ibridi è = al totale dellenergia degli orbitali non ibridi Il totale dellenergia degli orbitali ibridi è = al totale dellenergia degli orbitali non ibridi Libridazione 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 quellatomo può formare. Quindi lenergia spesa inizialmente viene recuperata con gli interessi. Libridazione 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 quellatomo può formare. Quindi lenergia spesa inizialmente viene recuperata con gli interessi.

8 LIBRIDAZIONE avviene in due fasi:

9 Se prendiamo ad esempio il Carbonio, lelemento deve passare allo stato eccitato "promuovendo" un elettrone dall'orbitale 2s nell'or- bitale 2p vuoto (eccitazione), così da assumere una configurazione elettronica esterna di tipo: 2s 2p 3. 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. Promozione elettronica

10 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 lor- bitale 1s di cia- scun atomo di H; 1 legame covalente deriverebbe dalla sovrapposizione dellorbitale 1s di un atomo di H con lorbitale 2s dellatomo di C

11 IBRIDAZIONE sp L orbitale s e lor- bitale p danno 2 orbitali ibridi, a energia e forma intermedia rispet- to agli originali, che si dispongono a 180° di distanza luno dallaltro Lorbitale 2s si combina con 1 solo dei 3 orbitali 2p. I 2 orbitali p non ibridi si disporran- no su piani perpendicolari rispetto a quello degli orbitali ibridi

12 IBRIDAZIONE sp 2 L orbitale s ed i 2 orbitali p danno 3 orbitali ibridi, a energia e forma intermedia rispetto agli originali. Si di- spongono a 120° di distanza luno dal- laltro. Lorbitale 2s si combina con 2 dei 3 orbitali 2p. Lorbitale p non ibrido si disporrà su un piano perpendicolare rispetto a quello degli orbitali ibridi

13 IBRIDAZIONE sp 3 L orbitale s ed i 3 orbitali p danno 4 orbitali ibridi, a energia e forma intermedia rispetto agli originali. Si dispongono ai vertici di un tetraedro, a 109° di distanza luno dallaltro. Lorbitale 2s si combina con tutti e 3 gli orbitali 2p.

14 Esempio del CARBONIO Il carbonio ha tre tipi di ibridazione sp 3 quattro orbitali ibridi sp 2 tre orbitali ibridi ed un orbitale p non ibrido sp 2 p sp due orbitali ibridi e due orbitali p non ibridi spp

15 Perché esistono ibridazioni sp 2 e sp che lasciano orbitali p non ibridati? p Perché gli orbitali p servono per formare i legami quindi doppi legami ogni volta che abbiamo doppi legami sappiamo che un legame è ed uno è libridazione del carbonio sarà Il carbonio forma sempre quattro legami covalenti: 4 legami con ibridazione sp 3 3 legami ed uno con ibridazione sp 2 2 legami e due con ibridazione sp Il carbonio forma sempre quattro legami covalenti: 4 legami con ibridazione sp 3 3 legami ed uno con ibridazione sp 2 2 legami e due con ibridazione sp sp 2 sp 2 se vi è un solo doppio legame sp sp se vi sono due doppi legami sp 2 sp 2 se vi è un solo doppio legame sp sp se vi sono due doppi legami

16 RIASSUMENDO determinando nuova forma diversa orientazione

17 perpendicolari al piano dei legami gli orbitali ibridi gli orbitali p liberi. formano formano solo legami Ibridazione dellorbitale s 1 orbitali p 2 orbitali p 3 orbitale p concon 4 orbitali sp 3 4 legami a 109° tetraedro 4 legami a 109° tetraedro 3 orbitali sp orbitale p 3 legami a 120° complanari + 1 legame 3 legami a 120° complanari + 1 legame 2 orbitali sp + 2 orbitale p 2 legami a 180° complanari + 2 legame 2 legami a 180° complanari + 2 legame


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