Doppio legame - Double bond

In chimica, un doppio legame è un legame covalente tra due atomi che coinvolge quattro elettroni di legame anziché due in un singolo legame . I doppi legami si verificano più comunemente tra due atomi di carbonio, ad esempio negli alcheni . Esistono molti doppi legami tra due elementi diversi: per esempio, in un gruppo carbonilico tra un atomo di carbonio e un atomo di ossigeno. Altri doppi legami comuni si trovano negli azocomposti (N=N), nelle immine (C=N) e nei solfossidi (S=O). In una formula scheletrica , un doppio legame è disegnato come due linee parallele (=) tra i due atomi collegati; tipograficamente, viene utilizzato il segno di uguale . I doppi legami furono introdotti per la prima volta nella notazione chimica dal chimico russo Alexander Butlerov .

I doppi legami che coinvolgono il carbonio sono più forti e più corti dei legami singoli . L' ordine delle obbligazioni è due. I doppi legami sono anche ricchi di elettroni, il che li rende potenzialmente più reattivi in ​​presenza di un forte accettore di elettroni (come anche le reazioni degli alogeni).

• Composti chimici con doppi legami
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  Doppio legame etilene carbonio-carbonio

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  Acetone Doppio legame carbonio-ossigeno

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  Dimetilsolfossido Doppio legame zolfo-ossigeno

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  Diazene Doppio legame azoto-azoto

Doppi legami negli alcheni

Geometria dell'etilene

Il tipo di legame può essere spiegato in termini di ibridazione orbitale . In etilene ogni atomo di carbonio ha tre sp ² orbitali e una p-orbitale . I tre orbitali sp ² giacciono su un piano con angoli di ~120°. L'orbitale p è perpendicolare a questo piano. Quando gli atomi di carbonio si avvicinano, due degli orbitali sp ^{2 si} sovrappongono per formare un legame sigma . Allo stesso tempo, i due orbitali p si avvicinano (di nuovo sullo stesso piano) e insieme formano un legame pi greco . Per la massima sovrapposizione, gli orbitali p devono rimanere paralleli e, quindi, la rotazione attorno al legame centrale non è possibile. Questa proprietà dà origine all'isomerismo cis-trans . I doppi legami sono più corti dei singoli legami perché la sovrapposizione p-orbitale è massimizzata.

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  2 orbitali sp ² (in totale di 3 di questi orbitali) si avvicinano per formare un legame sigma sp ² -sp ²

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  Due orbitali p si sovrappongono per formare un legame pi in un piano parallelo al piano sigma

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  legame pi (verde) in etilene

Con 133 pm, la lunghezza del legame C=C dell'etilene è più corta della lunghezza C-C dell'etano con 154 pm. Il doppio legame è anche più forte, 636  kJ mol ^-1 rispetto a 368 kJ mol ^-1 ma non il doppio di quanto il legame pi sia più debole del legame sigma a causa della sovrapposizione pi meno efficace.  

In una rappresentazione alternativa, il doppio legame risulta da due orbitali sp ³ sovrapposti come in un legame piegato .

Variazioni

Nelle molecole con doppi legami alternati e legami singoli, la sovrapposizione p-orbitale può esistere su più atomi in una catena, dando origine a un sistema coniugato . La coniugazione può essere trovata in sistemi come dieni ed enoni . Nelle molecole cicliche , la coniugazione può portare all'aromaticità . Nei cumuleni , due doppi legami sono adiacenti.

I doppi legami sono comuni per gli elementi di periodo 2 carbonio , azoto e ossigeno , e meno comuni con elementi di periodi più alti . Anche i metalli possono impegnarsi in legami multipli in un legame multiplo con legante metallico .

Gruppo 14 alcheni omologhi

Composti a doppio legame, omologhi degli alcheni , R ₂ E=ER ₂ sono ora noti per tutti gli elementi più pesanti del gruppo 14 . A differenza degli alcheni questi composti non sono planari ma adottano strutture ritorte e/o transpiegate. Questi effetti diventano più pronunciati per gli elementi più pesanti. Il distannene (Me ₃ Si) ₂ CHSn=SnCH(SiMe ₃ ) ₂ ha una lunghezza del legame stagno-stagno appena un po' più corta di un singolo legame, una struttura curvata trans con coordinazione piramidale ad ogni atomo di stagno e si dissocia facilmente in soluzione a forma (Me ₃ Si) ₂ CHSn: (stannandiile, un analogo del carbene). Il legame comprende due deboli legami donatori accettori, la coppia solitaria su ciascun atomo di stagno che si sovrappone all'orbitale p vuoto sull'altro. Al contrario, nei disileni ogni atomo di silicio ha coordinazione planare ma i sostituenti sono attorcigliati in modo che la molecola nel suo insieme non sia planare. Nei diplumbeni la lunghezza del legame Pb=Pb può essere maggiore di quella di molti corrispondenti singoli legami Plumbeni e stanneni generalmente si dissociano in soluzione in monomeri con entalpie di legame che sono solo una frazione dei corrispondenti singoli legami. Alcuni doppi legami plumbeni e stanneni sono simili in forza ai legami idrogeno. Il modello di Carter-Goddard-Malrieu-Trinquier può essere utilizzato per prevedere la natura del legame.

Tipi di doppi legami tra atomi

Riferimenti

• Pyykkö, Pekka; Riedel, Sebastiano; Patzschke, Michael (2005). "Raggi covalenti a triplo legame". Chimica: un giornale europeo . 11 (12): 3511-20. doi : 10.1002/chem.200401299 . PMID  15832398 .