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Atomo di carbonio

Proprietà dell'atomo di carbonio

L'atomo è la più piccola parte di un elemento chimico che conserva le proprietà chimiche dell'elemento stesso.

Gli atomi sono particelle piccolissime, il loro diametro si misura in Angstrom Å (1Å=10-10m).

L'atomo è costituito da elettroni che si muovono attorno a un nucleo composto da protoni e neutroni.

Nell'atomo di carbonio sono sei gli elettroni che si muovono attorno al nucleo composto a sua volta da sei protoni e da un numero variabile di neutroni dipendente dal tipo di isotopo considerato.

Sono due gli isotopi stabili del carbonio: il 12C e il  13C. Nel primo nuclide sono presenti sei neutroni, mentre nel secondo sette.

Considerato che l'atomo di carbonio ha numero atomico Z = 6 e che quindi tale atomo ha 6 elettroni, la configurazione elettronica del carbonio è la seguente:

1s2 2s2 2p2

I primi due elettroni dell'atomo di carbonio si posizionano nell'orbitale 1s, altri due elettroni si posizionano nell'orbitale 2s e i restanti due nell'orbitale 2p.

Ibridazione dell'atomo di carbonio

Data la sua posizione nella tavola periodica, il carbonio forma quasi esclusivamente composti con legame covalente, tranne che nel caso di alcuni carburi metallici nei quali esistono ioni C4- e C22-.

Inoltre, come si può notare dalla configurazione scritta in precedenza, l'atomo di carbonio ha solo due orbitali 2p semipieni (si ricordi che gli orbitali p sono in totale 3 ciascuno dei quali contiene al massimo due elettroni) e, pertanto, dovrebbe formare solamente due legami covalenti.

In realtà l'atomo di carbonio è tetravalente, cioè in grado di formare 4 legami con altri atomi.

Si suppone pertanto la promozione di un elettrone dall'orbitale 2s all'orbitale 2p vuoto e la successiva ibridazione orbitalica.

Nella formazione di quattro legami covalenti il carbonio può dar luogo:

  • a ibridazione sp3 tetraedrica (per esempio nel metano, CH4);
  • a ibridazione sp2 trigonale piana (per esempio nell'etilene, CH2=CH2, con formazione anche di un legame di tipo π);
  • a ibridazione sp lineare (per esempio nell'acetilene con formazione di due legami π).

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