Atomo di carbonio

Spieghiamo qual è l'atomo di carbonio, la sua struttura elettronica, le caratteristiche e l'ibridazione orbitale.

Cos'è l'atomo di carbonio?

Il carbonio è l'elemento numero 6 della tabella periodica ed è uno degli elementi più importanti esistenti. La sua importanza deriva da una chimica molto ricca e varia che fa formare questo elemento il Base della vita sul pianeta terra, come sappiamo.

Si tratta di un metalloide appartenente a Gruppo 14 della tabella periodica (precedentemente gruppo 4a) e il secondo periodo. Nella sua forma naturale, è associato al carbone (sia minerale che vegetale) e fuliggine, in cui è principalmente sotto forma di grafite o altro alotropo.

Lui Atomo di carbonio È tra i più piccoli della tavola periodica. È un atomo tetravalente, cioè può formarsi fino a quattro link con altri atomi uguali o diversi dallo stesso.

Il carbonio è di grande importanza per gli umani. È uno dei componenti principali del nostro corpo, che forma più del 19% della sua massa. Inoltre, ha anche più applicazioni tecnologiche derivate dalle sue proprietà atomiche.

Caratteristiche dell'atomo di carbonio

- L'atomo di carbonio è un non metal: Carbon è un elemento non metallico che può essere combinato con molti altri elementi della tabella periodica. Gli atomi di carbonio possono acquisire o dare elettroni ad altri atomi, diventando rispettivamente anioni o cationi.

- Ha 6 protoni nel suo nucleo: Il numero atomico di carbonio è 6, il che significa che ha 6 protoni nel suo nucleo. Significa anche che un atomo di carbonio neutro ha 6 elettroni attorno al nucleo.

- Appartiene al blocco P della tavola periodica: La configurazione elettronica del carbonio nel suo stato fondamentale è 1s² 2s² 2 p². Come si può vedere, gli ultimi elettroni di Valencia si trovano in orbitali P, quindi il carbonio appartiene al blocco P della tavola periodica.

- Le valenze dell'atomo di carbonio sono +2, +4 e -4: Lo strato di valenza del carbonio manca solo 4 elettroni per riempire completamente e quindi acquisire la configurazione elettronica del gas nobile neon. Per questo motivo, il carbonio può formare l'anione in carburo, c^4-, che ha 4 elettroni in più del carbonio neutro. D'altra parte, l'atomo di carbonio può anche perdere i due elettroni 2p, diventando così il catione di carbonio (c²⁺) o tutti e 4 gli elettroni a Valencia, diventando il catione carbonico (C⁴⁺).

- Puoi formare più alotropi: Il carbonio elementare può essere trovato in due forme naturali comuni che sono grafite e diamante, che hanno proprietà radicalmente opposte. Inoltre, puoi formare diversi nanotubi di carbonio e grafene.

I tre isotopi dell'atomo di carbonio

Tutti gli atomi di carbonio hanno sei protoni nel loro nucleo, ma non tutti hanno lo stesso numero di neutroni, dando origine a tre isotopi:

• Carbon-12 (¹²C): È il più stabile e abbondante (circa il 98,9%). Ha 6 neutroni nel suo nucleo.
• Carbon-13 (¹³C): Ha 7 neutroni.
• Carbon-14 (¹⁴C): È l'uso radioattivo e usa per le date di vecchi oggetti.

Struttura elettronica dell'atomo di carbonio

Come ogni atomo di carbonio, ha sei protoni positivi nel suo nucleo, quindi ha anche 6 elettroni con carico negativo che gira.

Il modo in cui questi elettroni sono distribuiti o la configurazione elettronica dell'atomo di carbonio è:

Questa configurazione elettronica indica che Il carbonio ha 2 elettroni nell'orbitale 1S, Due elettroni in Orbital 2s, E Due elettroni distribuiti tra i tre orbitali 2p.

D'altra parte, lo strato di valenza per il carbonio è lo strato L, che corrisponde al livello n = 2, poiché è lo strato di livello più alto contenente elettroni. Come possiamo vedere, il carbonio ha in totale 4 elettroni al livello 2, Quindi lo diciamo Ha 4 elettroni Valencia.

Questo è il motivo per cui il carbonio si trova in cui era precedentemente chiamato gruppo 4A della tavola periodica.

Ibridazione orbitale atomica nell'atomo di carbonio

Gli atomi reagiscono e si collegano tra loro attraverso i loro elettroni di valenza e gli orbitali che occupano. Tuttavia, questi ultimi non hanno sempre un orientamento adeguato per formare i collegamenti necessari.

La teoria dei collegamenti di Valencia afferma che gli atomi mescolano i loro orbitali atomici per formare nuovi orbitali ibridi che hanno una guida adeguata. Questo processo è chiamato ibridazione.

A seconda del numero di atomi a cui è collegato un atomo di carbonio, mescolerà o ibriderà un numero diverso di orbitali atomici puri. Questo dà origine a Tre diverse ibridazioni, Quali sono:

Sp

Si verifica quando il carbonio è collegato solo a Due atomi. In questo caso, l'orbitale S con uno dei tre orbitali P viene miscelato, dando origine a due orbitali SP che indicano in direzioni opposte (180º l'una dall'altra).

I due orbitali p che vengono lasciati senza miscelazione vengono utilizzati per formare legami PI. L'atomo di carbonio può formarsi Un triplo link (che contiene due legami PI) con un singolo atomo o può formare Due doppi collegamenti, uno con ogni atomo (e con un collegamento pi ciascuno).

Sp²

Quando Carbon vuole unirsi Tre atomi, Hai bisogno di tre orbitali ibridi, quindi mescola tre orbitali puri: le S orbitali e due orbitali p. Questo genera tre orbitali ibridi SP² che punta agli angoli di un triangolo equilatero.

La P orbitale che non è stata utilizzata, può formare un collegamento PI con uno dei tre atomi collegati, dando origine a un doppio legame.

Sp³

Quando il carbonio si collegherà a Quattro atomi, Mescola i 4 orbitali puri dello strato di valenza per generare 4 SP orbitale ibrida³. Questi indicano i vertici di un normale tetraedro.

Poiché non ci sono orbitali per formare legami PI, un carbonio con ibridazione SP³ Puoi formare solo quattro semplici link e nessun link multiplo.

Riferimenti

1. Britannica, i redattori dell'Enciclopedia. Carbon - fatti, usi e proprietà. Tratto da https: // www.Britannica.com/scienza/carbonio-chimico-elemento
2. Laboratorio di monitoraggio globale. (S. F.). Gas serra del ciclo di carbonio. Tratto da https: // gml.Noaa.Gov/CCG/isotopi/chimica.Html