IBRIDAZIONE SP 3

Partiamo dal considerare il metano che è un idrocarburo semplice (alcano) formato da un atomo di carbonio e 4 di idrogeno. In natura si trova sotto forma di gas. la sua formula chimica è CH 4

La molecola del metano presenta una geometria tetraedrica I quattro angoli di legame carbonio- Idrogeno sono tutti uguali. I quattro angoli sono tutti uguali e misurano (109.5°).

Il Carbonio ha numero atomico 6. Presenta in tutto sei elettroni di cui quattro al livello più esterno.

Quindi nella sua configurazione elettronica esterna ha solo 2 elettroni spaiati!

Infatti il carbonio ha un orbitale s e tre p a differente struttura ed energia. Come è possibile allora che il carbonio formi 4 legami covalenti?

Se uno degli elettroni nell’orbitale 2s è promosso nel 2p vuoto, abbiamo 4 elettroni spaiati e quindi la possibilità di formare 4 legami covalenti. 1) PROMOZIONE ELETTRONICA

Questo spiega perché il carbonio può formare quattro legami nel metano Ma non spiega perché i quattro legami sono uguali. Questo spiega perché il carbonio può formare quattro legami nel metano Ma non spiega perché i quattro legami sono uguali.

Infatti la spesa energetica per promuovere un elettrone dall’orbitale s a quello p è guadagnata dalla formazione di 2 nuovi legami covalenti. La promozione elettronica è possibile perché è vantaggiosa energeticamente.

Dalla combinazione di un orbitale atomico di tipo s e 3 orbitali atomici di tipo p si generano 4 orbitali atomici ibridi di tipo sp 3. IBRIDAZIONE (spiega perché i 4 legami C-H sono uguali).

Questo spiega il perché i quattro legami sono uguali: infatti attorno al nucleo di carbonio si disporranno quattro uguali orbitali ibridi sp 3.

L’orbitale sp 3 del carbonio si lega a un orbitale s dell’idrogeno e si forma un legame sigma.

I quattro orbitali sp 3 del carbonio si legano all’orbitale s dell’idrogeno in un legame sigma e danno la caratteristica forma tetraedrica.

Finora abbiamo visto il legame carbonio idrogeno: ma come si legano due carbonio ibridati sp3? Consideriamo l’etano che è la molecola più semplice che contiene il legame C-C.

E’ formata da 2 carboni ibridati sp 3 legati l’uno a l’altro per sovrapposizione tra 2 orbitali sp 3. I 3 rimanenti orbitali sp 3 su ciascun carbonio si sovrappongono con gli orbitali s dell’idrogeno a formare 6 legami C-H.

Il legame carbonio - carbonio ha una lunghezza differente da quello carbonio idrogeno in quanto tra i due carbonio si uniscono due orbitali sp3 e tra C e H si lega un sp3 e un s (dell’idrogeno).

IBRIDAZIONE DELL’ACQUA L'atomo di ossigeno, nella sua configurazione fondamentale, ha tutti gli orbitali 2s e 2p occupati da elettroni, pertanto il processo di ibridazione può avvenire senza la necessità di promuovere elettroni.

L'ibridazione sp 3 da luogo a quattro orbitali degeneri, diretti ai vertici di un tetraedro. G li elettroni che si impegnano in legame sono solamente i due spaiati.

La struttura dell'acqua, considerando i nuclei atomici costituenti la molecola, è angolare con l'atomo di ossigeno al vertice centrale legato ai due atomi di idrogeno.

IBRIDAZIONE DELL’AMMONIACA L'atomo di azoto, nella sua configurazione fondamentale, ha tutti gli orbitali 2s e 2p occupati da almeno un elettrone; pertanto il processo di ibridazione può avvenire senza la necessità di promozione.

L'ibridazione sp 3 da luogo a quattro orbitali degeneri, diretti ai vertici di un tetraedro, uno di loro è occupato da due elettroni. Gli elettroni che si impegnano in legame sono solamente quelli spaiati.

La struttura dell'ammoniaca, considerando i nuclei atomici costituenti la molecola, è quella di una piramide a base triangolare.

Le coppie richiedono più spazio delle coppie di legame e tendono a comprimere gli angoli tra le coppie di legam. Gli angoli tra le coppie di legame diventano più piccoli con l’aumentare del numero delle coppie isolate.