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Capitolo 1 Struttura e legame
1.10B Confronto fra legami carbonio-idrogeno La lunghezza e la forza di un legame C–H variano leggermente a seconda dell’ibridazione dell’atomo di carbonio.
Csp– H
Forza di legame crescente
Csp 2 – H
Lunghezza di legame crescente
Csp3 – H
Per comprendere perché succede questo, dobbiamo osservare gli orbitali atomici utilizzati per formare ogni tipo di orbitale ibrido. Viene sempre impiegato un singolo orbitale 2s, ma il numero degli orbitali 2p varia a seconda del tipo di ibridazione. Una quantità chiamata percentuale di carattere s indica la frazione di un orbitale ibrido dovuta all’orbitale 2s usato per formarlo. ibrido sp
un orbitale 2s due orbitali ibridi
= 50% di carattere s
ibrido sp2
un orbitale 2s tre orbitali ibridi
= 33% di carattere s
ibrido sp3
un orbitale 2s quattro orbitali ibridi
= 25% di carattere s
Perché la percentuale del carattere s di un orbitale ibrido condiziona la lunghezza di un legame COH? Un orbitale 2s mantiene la densità elettronica più vicina al nucleo rispetto a un orbitale 2p. Quando la percentuale del carattere s aumenta, un orbitale ibrido mantiene i suoi elettroni più vicini al nucleo e il legame diventa più corto e più forte. Aumento percentuale di carattere s
Aumento della forza di legame
Diminuzione della lunghezza di legame
1.11 Elettronegatività e polarità del legame L’elettronegatività è una misura dell’attrazione di un atomo per gli elettroni in un legame. Quindi, l’elettronegatività indica quanto un particolare atomo “voglia” gli elettroni. Nella tavola periodica si osservano le seguenti tendenze in relazione all’elettronegatività. • •
L’elettronegatività aumenta lungo una riga della tavola periodica all’aumentare della carica nucleare (escludendo i gas nobili). L’elettronegatività diminuisce lungo una colonna della tavola periodica con l’aumentare del raggio atomico; ciò spinge gli elettroni di valenza lontano dal nucleo.
Come risultato, gli elementi più elettronegativi sono localizzati nell’angolo in alto a destra della tavola periodica, mentre gli elementi meno elettronegativi nell’angolo in basso a sinistra. È stata stabilita una scala arbitraria da 0 a 4, che rappresenta i valori di elettronegatività, come mostrato nella Figura 1.15. I valori di elettronegatività sono relativi, quindi possono essere usati solo a scopo di confronto. Nel confronto tra due diversi elementi, uno è più elettronegativo dell’altro se attrae a sé la densità elettronica. Uno è meno elettronegativo – più elettropositivo – se cede la densità elettronica all’altro elemento. I valori di elettronegatività sono usati come riferimento per indicare se gli elettroni in un legame sono ugualmente condivisi o non ugualmente condivisi tra due atomi. Per esempio, quando due atomi identici sono legati insieme, ognuno dei due attrae gli elettroni presenti nel legame nella stessa entità. Gli elettroni sono ugualmente condivisi e il legame è detto non polare. Quindi, un legame carbonio-carbonio è non polare. Lo stesso vale ogni volta che due diversi atomi aventi elettronegatività simile sono legati insieme. I legami COH sono considerati non polari perché la differenza di elettronegatività tra C (2.5) e H (2.2) è piccola.