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La Fibra di Carbonio

I

l carbonio è l’elemento chimico della tavola periodica degli elementi che ha come simbolo C e come numero atomico 6. Il carbonio ha configurazione elettronica 1s2 2s2 2p2 e sembrerebbe pertanto divalente.

tizza che i 4 orbitali atomici del carbonio vengano “rimescolati”, o ibridati, per dare 4 orbitali di legame energicamente equivalenti, detti sp3 (in quanto derivanti dal “rimescolamento” di un orbitale s e dei tre orbitali p). Il fenomeno è noto come ibridazione sp3. L’atomo di carbonio appartenendo al quarto gruppo della tavola periodica, possiede quattro elettroni di valenza è dunque capace di formare quattro legami che nella gran parte dei casi sono legami di tipo covalente.Il carbonio non essendo né fortemente elettronegativo

2p 2s

sp3

Ibridazione

1s In realtà, tranne pochissime eccezioni (ad esempio, CO), il carbonio forma sempre 4 legami. Perché possa essere tetravalente, devono essere coinvolti tutti gli elettroni dello strato esterno: 2s2 e 2p2. Con poca spesa di energia (fra l’altro compensata dalla possibilità di formare 4 legami covalenti anziché 2 soltanto) il carbonio può disaccoppiare gli elettroni dell’orbitale 2s e promuovere uno di essi nell’orbitale vuoto 2ps, assumendo una configurazione elettronica di tipo: 1s2 2s1 2p3. In questo modo, i 4 legami del carbonio non sarebbero tutti equivalenti, essendo formati da orbitali atomici di diversa energia. Per spiegare questa osservazione si ipo-

1s né fortemente elettropositivo, non può che formare con gli altri atomi legami covalenti. Il carbonio ha tre forme allotropiche standard piu una forma allotropica esotica:

• diamante (ibridizzazione sp3, il mi-

nerale più duro che si conosca) ha un comportamento essenzialmente isotropo ossia, con caratteristiche meccaniche identiche in tutte le direzioni

• grafite (ibridizzazione sp2,una delle sostanze più soffici) ha un comportamento fortemente anisotro-

a carbon fair 91

a Carbon Fair thesis - ISIA Florence  

Giovanni La Tona, Guido Marchesini, Mattia Risaliti 2011 Thesis of product design

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