{"id":7451,"date":"2020-09-09T10:30:01","date_gmt":"2020-09-09T08:30:01","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ripetizioni.it\/blog\/?p=7451"},"modified":"2020-09-23T12:23:43","modified_gmt":"2020-09-23T10:23:43","slug":"ibridazione-del-carbonio-forme-materia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ripetizioni.it\/blog\/ibridazione-del-carbonio-forme-materia\/","title":{"rendered":"Ibridazione del carbonio: le &#8220;forme&#8221; della materia"},"content":{"rendered":"<p><span style=\"font-weight: 400;\">Il <\/span><b>carbonio<\/b><span style=\"font-weight: 400;\"> \u00e8 uno degli elementi pi\u00f9 importanti in natura. \u00c8 un componente essenziale di tutta la materia vivente ed \u00e8 la base della <\/span><b><a target=\"_blank\" href=\"https:\/\/www.ripetizioni.it\/blog\/come-studiare-chimica-i-consigli-definitivi-per-passare-gli-esami\/\" rel=\"noopener noreferrer\">chimica<\/a> organica<\/b> e <span style=\"font-weight: 400;\">di tutte le macromolecole biologiche come proteine ed acidi nucleici. La percentuale di carbonio nei mammiferi \u00e8 di circa il 22 % del peso corporeo. Si trova anche in forma inorganica come ad esempio l\u2019anidride carbonica nell&#8217;atmosfera.<\/span><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h2><span style=\"font-weight: 400;\"><\/span><strong>Caratteristiche chimiche<\/strong><\/h2>\n<p><span style=\"font-weight: 400;\"><br \/>\n<\/span><span style=\"font-weight: 400;\">Questo elemento avente simbolo C appartiene al IV gruppo della tavola periodica. \u00c8 un non metallo, il suo peso atomico \u00e8 6 e la sua massa atomica \u00e8 12. Per quanto riguarda i suoi isotopi, il pi\u00f9 abbondante in natura \u00e8 l\u2019isotopo 12 con un\u2019abbondanza di circa il 98,8%. Un altro isotopo \u00e8 il 13 la cui abbondanza \u00e8 di circa l\u20191%, mentre l\u2019isotopo 14 lo si ritrova solo in tracce. Quest\u2019ultimo pero \u00e8 molto importante dal punto di vista storico, poich\u00e9 viene utilizzato per le datazioni di reperti archeologici. Questo \u00e8 possibile dal momento che l\u2019isotopo 14 del carbonio ha una lunga durata rispetto alla vita di un organismo vivente.<\/span><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<blockquote><p><a target=\"_blank\" href=\"https:\/\/www.ripetizioni.it\/lezioni-private\/chimica\" rel=\"noopener noreferrer\"><em><strong>Hai disperatamente bisogno di un aiuto per superare l&#8217;esame di chimica e non sai a chi rivolgerti? 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Nel suo livello energetico pi\u00f9 esterno presenta un <\/span><b>orbitale<\/b><span style=\"font-weight: 400;\"> di tipo <\/span><b>s<\/b><span style=\"font-weight: 400;\"> e tre orbitali di tipo<\/span><b> p<\/b><span style=\"font-weight: 400;\">. L\u2019orbitale s presenta due elettroni appaiati, due orbitali p presentano ognuno un elettrone spaiato, mentre l\u2019ultimo orbitale p \u00e8 vuoto. Il carbonio pu\u00f2 quindi arrivare a formare un massimo di quattro legami, che corrispondono al riempimento di tutti gli orbitali. Gli orbitali s e p del carbonio possono per\u00f2 \u201cfondersi\u201d a formare orbitali ibridi grazie al fenomeno dell\u2019<\/span><b>ibridazione<\/b><span style=\"font-weight: 400;\">. Attraverso questa unione si forma un orbitale detto sp.<\/span><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h2><strong>Diversi tipi di ibridazione in base al numero degli orbitali p<\/strong><\/h2>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<ul>\n<li style=\"font-weight: 400;\"><b>ibridazione sp<\/b><b>3<\/b><span style=\"font-weight: 400;\">: deriva dalla fusione di tre orbitali p con un orbitale s. Gli orbitali cos\u00ec formati si dispongono con un angolo di 109,5\u00b0 l\u2019uno rispetto all&#8217;altro a formare una struttura a tetraedro. Tutti gli orbitali contengono lo stesso livello energetico. Nel carbonio ibridato sp<\/span><span style=\"font-weight: 400;\">3<\/span><span style=\"font-weight: 400;\"> ogni orbitale pu\u00f2 formare un solo legame con un altro elemento. In particolare si pu\u00f2 formare un legame tra due orbitali ibridi di due elementi, definito <\/span><b>legame sigma<\/b><span style=\"font-weight: 400;\"> (<\/span><b>\u03c3<\/b><span style=\"font-weight: 400;\">). Questo avviene ad esempio tra due atomi di carbonio adiacenti.<\/span><\/li>\n<li style=\"font-weight: 400;\"><b>ibridazione sp<\/b><b>2<\/b><span style=\"font-weight: 400;\">: gli orbitali ibridi derivano dall&#8217;unione di due orbitali p con l\u2019orbitale di tipo s, mentre il terzo non \u00e8 ibridato. Un orbitale ibrido pu\u00f2 formare un legame di tipo \u03c3 mentre l\u2019orbitale p non ibridato pu\u00f2 formare un altro legame detto <\/span><b>pi greco<\/b><span style=\"font-weight: 400;\"> (<\/span><b>\u03c0<\/b><span style=\"font-weight: 400;\">). Gli altri due orbitali ibridi possono formare altri due legami covalenti con altri due elementi.<\/span><\/li>\n<li style=\"font-weight: 400;\"><b>ibridazione sp<\/b><span style=\"font-weight: 400;\">: un orbitale p si fonde con s formando due orbitali ibridi sp mentre due orbitali p non sono ibridati. In questo caso si potranno formare un legame\u00a0\u03c3 e due legami\u00a0\u03c0, mentre l\u2019ultimo orbitale potr\u00e0 essere messo a disposizione di un altro elemento.<\/span><span style=\"font-weight: 400;\"><br \/>\n<\/span><span style=\"font-weight: 400;\">In tutti i tipi di ibridazione il carbonio \u00e8 capace di formare quattro legami.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<p><span style=\"font-weight: 400;\">Alcuni elementi in natura possono trovarsi in diverse forme dette <\/span><b>allotropiche<\/b><span style=\"font-weight: 400;\">. Lo stesso elemento che forma una sostanza pura pu\u00f2 formare materiali straordinariamente diversi tra loro. Il carbonio possiede questa propriet\u00e0. Infatti si possono trovare materiali costituiti tutti da carbonio puro, ma avente caratteristiche e propriet\u00e0 differenti. Ci\u00f2 deriva da un diverso grado di cristallizzazione della materia e dal tipo di ibridazione degli orbitali.<\/span><span style=\"font-weight: 400;\"><br \/>\n<\/span><span style=\"font-weight: 400;\"><\/span><\/p>\n<p><span style=\"font-weight: 400;\">\u00a0<\/span><\/p>\n<blockquote><p><a target=\"_blank\" href=\"https:\/\/www.ripetizioni.it\/lezioni-private\/chimica\" rel=\"noopener noreferrer\"><em><strong>Vorresti semplicemente capire meglio la chimica per migliorare i tuoi voti e\/o accrescere la tua cultura? 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La struttura chimica del diamante ne determina le propriet\u00e0 fisiche, la durezza in particolare. \u00c8 infatti considerato in base alla scala di <\/span><b>Mohs<\/b><span style=\"font-weight: 400;\"> (metodo per misurare la durezza) il materiale pi\u00f9 duro in natura. Questa propriet\u00e0 dipende comunque dalla quantit\u00e0 di impurezze presenti nel reticolo cristallino. Per quanto riguarda altre propriet\u00e0 fisiche non \u00e8 un buon conduttore di elettricit\u00e0, molto spesso \u00e8 un isolante elettrico. \u00c8 invece un buon conduttore termico e ha un\u2019ottima resistenza al calore.<\/span><\/li>\n<li style=\"font-weight: 400;\"><b>Grafite<\/b><span style=\"font-weight: 400;\">: il carbonio \u00e8 ibridato sp<\/span><span style=\"font-weight: 400;\">2<\/span><span style=\"font-weight: 400;\">, si lega ad altri tre carboni a formare strutture esagonali su diversi piani. Ciascun piano \u00e8 legato ad un altro grazie ad interazioni deboli dette di Van der Waals. Su ogni atomo di carbonio resta un elettrone in un orbitale p che pu\u00f2 formare legami di tipo \u03c0 perpendicolari al piano del reticolo. Questo conferisce molte delle propriet\u00e0 fisiche alla grafite tra cui una buona conducibilit\u00e0 elettrica. Se si ha invece un unico strato di esagoni di carbonio si ottiene il <\/span><b>grafene<\/b><span style=\"font-weight: 400;\">, una struttura che ha una notevole resistenza meccanica ma nello stesso tempo una buona flessibilit\u00e0.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h2><strong>Altre forme allotropiche del carbonio<\/strong><\/h2>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<ul>\n<li style=\"font-weight: 400;\"><b>Fullerene<\/b><span style=\"font-weight: 400;\">: forma allotropica scoperta pi\u00f9 di recente. \u00e8 una struttura sferica a 60 atomi di carbonio (C<\/span><span style=\"font-weight: 400;\">60<\/span><span style=\"font-weight: 400;\">) disposti a formare 20 esagoni e 12 pentagoni, la forma di un tipico pallone da calcio. Il nome completo della struttura \u00e8 buckminsterfullerene, in onore dell\u2019architetto Richard Buckminster Fuller che ide\u00f2 una cupola con la stessa forma. Tutte le strutture simili al fullerene, ma con diverso numero di atomi di carbonio sono pi\u00f9 note come <\/span><i><span style=\"font-weight: 400;\">buckyball.\u00a0<\/span><\/i><span style=\"font-weight: 400;\">Il fullerene \u00e8 strutturalmente simile alla grafite, \u00e8 stabile a temperatura e pressione ambiente e poco reattivo. Sono stati avviati anche studi in campo biomedico che utilizzano il fullerene come legante specifico di molecole. Queste molecole possono servire per combattere la resistenza agli antibiotici di alcuni batteri o addirittura portare alla morte selettiva di cellule cancerose. Molti studi su questa particolare struttura sono oggi ancora in corso.<\/span><\/li>\n<li style=\"font-weight: 400;\"><b>Nanotubi<\/b><span style=\"font-weight: 400;\"> di carbonio: la struttura chimica del grafene in particolari condizioni fisiche tende a richiudersi su s\u00e9 stesso formando dei tubi cilindrici. Pu\u00f2 presentare un singolo foglietto ripiegato su s\u00e9 stesso, a parete singola oppure pi\u00f9 foglietti concentrici, a parete multipla. La struttura presenta solitamente un\u2019organizzazione a esagoni o pentagoni. Sono molto resistenti dal punto di vista meccanico, possono essere buoni conduttori elettrici, semiconduttori o isolanti, in base al loro diametro. Per tutta questa serie di caratteristiche possono essere utilizzati in molti campi, dalla meccanica alla medicina. In particolare negli ultimi anni sono stati creati molti biosensori chimici e biologici basati sull&#8217;uso di nanotubi legati a molecole di origine biologica. Ma non solo: sono state progettate batterie al litio con nanotubi capaci di durare pi\u00f9 a lungo rispetto alle comuni batterie.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h6>Maria Chiara Di Maio<\/h6>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<blockquote><p><a target=\"_blank\" href=\"https:\/\/www.ripetizioni.it\/\" rel=\"noopener noreferrer\"><em><strong>Se il tuo interesse \u00e8 invece rivolto ad altre materie, troverai, sempre su Skuola.net | Ripetizioni, ampissima scelta di Tutor disponibili ad impartire lezioni private. Non \u00e8 importante quanto sia difficile o particolare la materia, sul nostro sito c&#8217;\u00e8 quello di cui hai bisogno!<\/strong><\/em><\/a><\/p><\/blockquote>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Il carbonio \u00e8 uno degli elementi pi\u00f9 importanti in natura. \u00c8 un componente essenziale di tutta la materia vivente ed \u00e8 la base della chimica organica e di tutte le macromolecole biologiche come proteine ed acidi nucleici. 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