La Coniugazione delle Molecole: Definizione e Tipi
La coniugazione rappresenta la diminuzione di energia di una molecola a causa della presenza di legami insaturi coniugati, i quali sono disposti in modo alternato rispetto ai legami saturi. Le molecole che permettono la delocalizzazione degli elettroni possono dare tre tipi di coniugazione: π-π, π-p e π-σ.
Coniugazione di Tipo π-π
Un esempio di questo tipo di delocalizzazione è il 1,3-butadiene, CH2=CH-CH=CH2. Nelle molecole a catena lineare, la risonanza ha un ruolo relativamente marginale nella determinazione della struttura elettronica dei vari sistemi nello stato fondamentale. La riduzione della lunghezza del legame C2-C3 nell’1,3-butadiene rispetto a un analogo composto completamente saturo è attribuiblie più all’ibridazione degli orbitali coinvolti nel legame che a un preciso carattere di doppio legame.
Benzene
Un classico esempio di composto con coniugazione di tipo π-π è il benzene, che ha sei atomi di carbonio ibridati sp2 uniti da legami σ (sp2-sp2) per formare un ciclo a sei termini. La molecola è rappresentata da due strutture limite in risonanza tra loro. Gli orbitali pz si sovrappongono a due a due per dare luogo a tre doppi legami coniugati, ma localizzati tra due nuclei adiacenti. La molecola reale ha un contenuto energetico inferiore a entrambe le strutture prese singolarmente.
Il cloruro di vinile (CH2=CH-Cl) è un esempio comune di molecola che presenta questo tipo di coniugazione; la nube elettronica π tra i due atomi di carbonio risente della presenza del doppietto elettronico non condiviso sul cloro e viceversa. La coniugazione π-p può anche interessare particelle estremamente reattive come carbanioni, carbocationi e radicali, che risultano notevolmente stabilizzate da questo tipo di delocalizzazione.
La coniugazione π-σ, detta iperconiugazione, coinvolge la sovrapposizione degli elettroni π con gli elettroni σ di un atomo adiacente, come nel caso del toluene. Si tratta di una risonanza in cui la posizione media dei nuclei non cambia. Le forme limite indicate nella scrittura indicano la sovrapposizione parziale degli elettroni σ del legame C-H con gli elettroni π.
In conclusione, la coniugazione delle molecole rappresenta un aspetto fondamentale nella comprensione della struttura elettronica e della stabilità dei composti chimici, influenzando direttamente i processi di reazione e le proprietà fisiche delle sostanze.
