Triple bond

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Legătura triplă (reprezentată de simbolul grafic ≡ ) este un tip de legătură covalentă care poate fi stabilită între doi atomi în starea de hibridizare sp , formată dintr-o legătură puternică σ și două legături π mai slabe la energie diferită, pentru un total de șase electroni de legătură [1] . Principalul obiect de studiu al chimiei organice , legătura triplă caracterizează reactivitatea grupelor funcționale ale unor categorii de compuși, printre cele mai comune alchine , cu formula generală RC≡C-R ', și nitrilii , cu formula RC≡N [2] [ 3] [4] .

Geometria legăturii

Molecula de acetilenă , alchină cu formula HC≡CH. Orbitalele sp angajate în legăturile σ sunt evidențiate în galben, în timp ce orbitalele p x și p z angajate în legăturile π sunt evidențiate în albastru și violet. Fiecare atom de carbon are doi orbitali sp , un orbital p x și un orbital p z .

Starea de hibridizare a doi atomi angajați într-o legătură triplă prevede că fiecare dintre cei doi atomi posedă în nucleul electronic exterior doi orbitali sp hibrizi (dați de combinația dintre un orbital s și un orbital p ) și doi orbitali p (indicați ca p x și p z ), unde un orbital sp și cei doi orbitali p sunt „fuzionați” pentru a forma legătura triplă, în timp ce sp orbitalul rămas este în general angajat la rândul său într-o legătură σ cu orbitalul hibrid al altui atom. Rezultă că cei doi orbitali sp sunt localizați la 180 ° unul față de celălalt, p x și p z fiind ortogonali între ei și între orbitalii hibrizi. În cadrul unei molecule organice, o legătură triplă definește așa-numita structură „liniară”, ca de exemplu în cazul alchinelor în care legăturile grupului funcțional RC≡CR 'sunt dispuse de-a lungul aceleiași axe [2] [3] . Cu toate acestea, există excepții importante de la această regulă, în primul rând cazul particular al cicloalkinelor , o familie de molecule organice în care legătura triplă este inclusă într-o structură ciclică și unde, prin urmare, grupul RC≡C-R ', din motive geometrice , este nu poate fi liniar. Totuși, acest tip de aranjament se caracterizează prin prezentarea unei tensiuni ridicate a inelului , tocmai datorită tendinței legăturii organice triple de a defini structuri liniare.

O legătură triplă care nu este în rezonanță cu alte forme are întotdeauna o lungime mai scurtă decât legăturile duble sau simple între aceeași pereche de atomi. Diferitele tipuri de legături carbon-carbon sunt exemple ilustrative:

C C sp3.png Cc sp2.png Cc sp.png
≈154 pm [5] ≈134 pm [6] ≈120 pm [2]
Legătură CC unică Dublă legătură C = C Legătură triplă C≡C
Hibridizare sp 3 Hibridizare sp 2 Hibridizare sp

Geometria legăturii și expansiunea octetului

Structura unei molecule de trifluorură de tiazil .

Una dintre excepțiile referitoare la geometria liniară a legăturii triple este stabilirea unei legături în care cel puțin unul dintre cei doi atomi este capabil să extindă octetul . Acesta este, de exemplu, cazul trifluorurii de tiazil , un compus anorganic cu formula F 3 S ≡ N în care atomul de sulf este angajat în patru legături, dintre care trei sunt simple și una triplă. Geometria legăturii, în acest caz specific, este tetraedrică . Trebuie remarcat faptul că, în acest caz, sulful nu se află într-o stare de hibridizare sp , spre deosebire de azot, care în schimb respectă regula octetului .

Moleculă de metilidinfosfan .

Cu toate acestea, o legătură triplă care implică un atom capabil să extindă octetul nu va intra neapărat în afara regulii generale a geometriei liniare. Acesta este cazul, de exemplu, al fosfalalkinelor , o categorie de compuși organici care conțin grupa funcțională -C≡ P , unde atât atomul de carbon, cât și atomul de fosfor (potențial capabil să stabilească până la cinci legături σ atunci când se află în starea de hibridizare sp 3 d ) au hibridizare sp și, prin urmare, au geometrie liniară.

Reactivitate

Reactivitatea legăturii triple este determinată de natura celor doi atomi, identici sau diferiți, legați între ei. Acolo unde cei doi atomi sunt de natură diferită, reactivitatea legăturii va tinde să fie mai mare decât o legătură între atomi egali, acest lucru în mod substanțial deoarece norul de electroni va fi localizat în principal pe atomul mai electronegativ , dând astfel legăturii caracter polar .

În general, compușii organici sunt supuși reacțiilor de reducere sau adiție pe legătura triplă, care văd ruperea uneia sau ambelor legături π și hibridizarea consecutivă a p x și p z la orbitalii sp . Legătura σ, pe de altă parte, tinde să rămână intactă, fiind mai stabilă decât legăturile π [7] .

Reducerea alchinelor cu sodiu metalic și amoniac cu formarea de alchene trans :

RC≡CR '+ Na + NH 3 → R-CH = CH-R'

Adăugarea de apă la alchine cu formarea cetonelor [7] :

RC≡CR '+ H 2 O → R-CH = C (OH) -R' ⇄ R-CH 2 -CO-R '

Reducerea nitrililor cu formare de amină primară [8] :

RC≡N + LiAlH 4 → R-CH 2 -NH 2

Adăugarea de apă la nitrilii cu formarea de amide [9] :

RC≡N + H 2 O → R-CO-NH2

Compușii anorganici care conțin triple legături sunt, de asemenea, foarte reactivi, ca în cazul monoxidului de carbon (un gaz toxic instabil în prezența oxigenului), a monosulfurii de carbon (cu tendință de polimerizare) și a ionului cianură (toxic datorită formării complexelor stabile cu proteine ​​responsabile de respirația celulară ). Alte legături anorganice sunt în schimb mult mai puțin reactive, atât de stabile încât pot fi considerate inerte chimic , ca în cazul legăturii triple N≡N a azotului molecular [10] .

Rezonanța legăturii

Unele molecule organice supuse fenomenului de rezonanță pot avea forme limitative care conțin triple legături. Acesta este cazul, de exemplu, al ionului cianat , un hibrid de rezonanță al celor două forme limitative OC≡N - și O = C = N - .

Cianat-ion-structuri-canonice-2D.png

Trebuie remarcat faptul că în ambele forme de limitare de carbon are sp hibridizare, în timp ce oxigenul are sp3 hibridizarea în prima formă și sp 2 în al doilea și sp azot în primul și sp 2 în al doilea. Pe de altă parte, rezonanța compușilor precum sărurile de arii diazoniu , cu formula Ar-N≡N +, este mai complexă. Benzendiazoniul , cel mai simplu dintre cationii arii diazoniu, are patru forme limitate diferite, dintre care una conține tripla legătură N≡N [11] .

Aryldiazonium resonance.jpg

În prima formă, atomii de carbon ai ciclului aromatic sunt toate în sp2 hibridizare, în timp ce cei doi atomi de azot au hibridizare sp. În formele de limitare ulterioare azotul legat direct de inelul menține sp hibridizare, în timp ce al doilea azotul are sp 2 hibridizare. Carbonii, în prezența unei sarcini pozitive, se află în starea sp 3 .

Notă

  1. ^ Alchini , pe treccani.it , Enciclopedia Treccani online. Adus la 24 aprilie 2015 .
  2. ^ a b c Post Baracchi-Tagliabue , p. 545 .
  3. ^ a b Post Baracchi-Tagliabue , p. 508 .
  4. ^ Post Baracchi-Tagliabue , p. 620 .
  5. ^ Post Baracchi-Tagliabue , p. 528 .
  6. ^ Post Baracchi-Tagliabue , p. 536 .
  7. ^ a b Post Baracchi-Tagliabue , p. 548 .
  8. ^ Post Baracchi-Tagliabue , p. 616 .
  9. ^ Post Baracchi-Tagliabue , p. 615 .
  10. ^ Post Baracchi-Tagliabue , p. 468.
  11. ^ (EN) Săruri de benzen diazoniu - coloranți Azo , pe avogadro.co.uk. Adus la 27 mai 2015 (arhivat din original la 22 aprilie 2015) .

Bibliografie

  • A. Post Baracchi și A. Tagliabue, Chimie, proiect modular , Andrea Bulgarini (proiect grafic, aspect video, executarea desenelor), Torino, S. Lattes & C. Editori SpA, 2003, ISBN 978-88-8042-337- 9 .

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității GND ( DE ) 4150646-7
Chimie Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Triplo_legame&oldid=121597651 ”