Concetti Chiave
- Il carbonio ha una configurazione elettronica che gli consente di formare quattro legami covalenti grazie alla promozione di un elettrone dall'orbitale 2s all'orbitale 2pz.
- I legami covalenti possono essere semplici, doppi o tripli, a seconda del numero di coppie di elettroni condivisi tra gli atomi.
- Un legame doppio, come quello tra due atomi di ossigeno, comprende un legame gamma e un legame pi.
- La forza dei legami gamma è superiore a quella dei legami pi, a causa di una migliore sovrapposizione degli orbitali nel legame gamma.
- I legami ionici sono generalmente più forti dei legami covalenti, rendendo difficile la fissazione dell'azoto nel nostro organismo.
Configurazione elettronica del carbonio
Prendendo in esame la configurazione elettronica del carbonio sembra possa formare solamente 2 legami, avendo due elettroni liberi. In realtà però, nella maggior parte dei casi, ne forma 4 così da raggiungere una maggiore stabilità. La formazione dei 4 legami è permessa dalla promozione di un elettrone 2s all’orbitale 2pz. Nonostante la promozione dell’elettrone richieda dell’energia, vi è un grande guadagno energetico legato alla possibilità di formare 4 legami.Il legame covalente può poi essere semplice, se viene condivisa una sola coppia di elettroni, doppio, in cui sono condivise due coppie di elettroni, e triplo, in cui sono condivise tre coppie di elettroni. Un esempio di legame doppio è quello tra due atomi di ossigeno in cui, oltre ad essere presente un legame γ, vi è un legame π. Invece due atomi di azoto sono uniti da un triplo legame costituito da un legame γ e 2 π: uno dei tre elettroni disponibili dell’azoto, sovrapponendo il suo orbitale 2p con un altro orbitale 2p , forma un legame γ. Gli orbitali 2py invece si sovrappongono lateralmente, lobo a lobo, formando un legame π che blocca il legame γ sopra e sotto. L’elettrone presente nell’orbitale 2pz forma un altro legame π.
Forza dei legami e energia
Per rompere questi legami è necessaria molta energia, tanto che il nostro organismo non è in grado di fissare l’azoto. Infine la forza di un legame γ è maggiore rispetto a quella di un legame π, perché la sovrapposizione nel legame γ è migliore; inoltre, in media, i legami ionici sono più forti di quelli covalenti.
Domande da interrogazione
- Perché il carbonio forma quattro legami invece di due?
- Qual è la differenza tra legami covalenti semplici, doppi e tripli?
- Qual è la forza relativa dei legami γ e π?
Il carbonio, pur avendo inizialmente due elettroni liberi, forma quattro legami grazie alla promozione di un elettrone dall'orbitale 2s all'orbitale 2pz, permettendo così una maggiore stabilità energetica.
I legami covalenti possono essere semplici, con una sola coppia di elettroni condivisi, doppi, con due coppie condivise, e tripli, con tre coppie condivise. Ad esempio, il legame tra due atomi di ossigeno è un legame doppio, mentre tra due atomi di azoto si forma un triplo legame.
La forza di un legame γ è maggiore rispetto a quella di un legame π, poiché la sovrapposizione nel legame γ è più efficace. Inoltre, in media, i legami ionici risultano più forti di quelli covalenti.
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