I LEGAMI CHIMICI

Gli atomi isolati sono instabili

cercano di associarsi tra loro per mezzo dei legami chimici per tentare di raggiungere l'ottetto, cioè la stabilità

ECCEZIONI:

gas nobili T hanno già 8 elettroni nell'ultimo livello di valenza

elio e idrogeno T raggiungono la stabilità non con 8 elettroni, ma con 2 elettroni (hanno un solo livello)

I legami chimici sono il risultato dell'interazione tra gli elettroni presenti nel livello di valenza degli atomi

chiamati elettroni di legame o di valenza

Gli atomi di due o più elementi differenti non si possono avvicinare più di tanto, perché altrimenti ci sarebbero delle forze di repulsione tra i nuclei. Devono stare ad una cerca distanza di legame

il suo valore cambia:

a seconda della natura dei nuclei

in funzione del numero e del tipo di legami

La forza o la debolezza con cui avvengono i legami dipende dalla quantità di energia che dobbiamo dare per rompere i legami, dipende cioè dall'energia di legame

In base al tipo di distribuzione assunta dagli elettroni, di distinguono i seguenti tipi di legame, detti anche legami forti:

legame covalente:

puro od omopolare

polare o eteropolare

legame ionico

legame metallico

Per capire in presenza di quale legame ci troviamo, basta guardare la differenza di elettronegatività tra i due elementi:

meno di 0.2 T legame covalente omopolare

tra 0.3 e 1.7 T legame covalente eteropolare

più di 1.7 T legame ionico

Tra le molecole si creano interazioni, soprattutto allo stato liquido e gassoso, come conseguenze dell'instaurazione di forze attrattive, chiamate legami deboli:

legami a ponte di idrogeno o a idrogeno

interazioni di Van der Waals

H₂ T due atomi di idrogeno

H T questo atomo di idrogeno ha 1 elettrone nel livello di valenza

O T gli elettroni vengono messi prima ad occupare il massimo spazio, poi vengono accoppiati

I legami covalenti avvengono tra elementi con nulla o minima differenza di elettronegatività

Gli atomi legati da un legame covalente condividono gli elettroni di legame , in modo tale da raggiungere entrambi la stabilità

H₂

H    + H

Si indicano con brevi linee che congiungono i simboli degli atomi interessati

H - H

E' caratteristico delle molecole omoatomiche

formate da due atomi identici, che presentano quindi la medesima elettronegatività

la coppia di elettroni condivisa è attratta con uguale intensità dai due atomi

omopolare

Un esempio di legame covalente puro o omopolare è quello che si instaura tra due atomi di idrogeno

Si parla di legame covalente multiplo, quando gli atomi condividono due o più coppie di elettroni

O₂ T O    O T vengono condivisi 4 elettroni

O O

N₂ T N N T vengono condivisi 6 elettroni

N N

I legami covalenti eteropolari avvengono tra atomi di elementi diversi, ma con una piccola differenza di elettronegatività

In questo tipo di legami gli elettroni vengono condivisi, ma non equamente

gli elettroni si spostano verso l'elemento più elettronegativo

non si formano due ioni, ma un dipolo

elemento più elettronegativo T d

elemento meno elettronegativo T d

ESEMPI:

HCl T H + Cl T H Cl

H₂O       T H + H + O T O

H H

NH₃ T N + H + H + H

H               N H

H

E' un particolare legame covalente

covalente perché c'è la compartecipazione di elettroni

particolare perché la coppia di elettroni non viene ceduta e acquistata da entrambi gli atomi, ma un solo atomo acquista e uno solo cede

chi cede gli elettroni T datore o fornitore (atomo che è al centro della raffigurazione)

chi riceve gli elettroni T accettore

E' rappresentato da una freccia, che va dal datore all'accettore

Questo tipo di legame dà origine a molecole molto complesse; per questo motivo viene chiamato anche legame complesso

ESEMPI:

1) Rappresenta graficamente la molecola di ossicloruro di fosforo (POCl₃

O + PCl₃ T tricloruro di fosforo)

O

Cl           P Cl

Cl

Rappresenta graficamente la molecola che si forma dal legame tra una molecola di ammoniaca o triidruro di azoto (NH₃) e una molecola di trifluoruro di boro (BF₃)

NH₃ + BF₃

H N H + F B F

H                             F

H

H            N H

F             B F

F

Il legame ionico avviene tra elementi con alta differenza di elettronegatività

Quando due atomi si combinano formando un legame ionico, uno di essi cede elettroni all'altro, che li acquista

chi cede diventa uno ione positivo o anione T maggioranza di protoni

chi acquista diventa uno ione negativo o catione T maggioranza di elettroni

i due ioni rimangono legati tra loro a causa dell'attrazione elettrostatica che si esercita tra cariche di segno opposto

Si possono cedere (o acquistare) anche più di un elettrone, l'importante è che le cariche devono essere bilanciate (2 anioni T 2 cationi)

Non si può parlare di un vero e proprio legame tra i due atomi, perché solo raramente si formano delle molecole

si parla di cristalli ionici T a forma di cubo ai cui vertici ci sono alternati ioni positivi e negativi

Si indica con una freccia, che indica lo spostamento dell'elettrone

ESEMPI:

1) Cloruro di sodio (NaCl

Na   + Cl T Na⁺ Cl^-

2) Cloruro di magnesio (MgCl₂

Mg  + Cl + Cl T Mg⁺ Cl^- + Cl

Mg⁺² Cl^-

3) Fluoruro di litio (LiF

Li     + F T Li⁺ F^-

ECCEZIONE

L'idrogeno non può formare mai legami ionici, perché ha solo un elettrone nel primo livello energetico. Questo elettrone è fortemente attratto dal nucleo, che non lo cede, perché altrimenti non sarebbe stabile. Inoltre non esiste un atomo senza elettroni!

HF T H + F T H F

VERIFICA INTERMEDIA: ES 1 PAG 297

Esistono 2 tipi principali di legami forti: il legame covalente, il legame ionico.

Il legame covalente avviene tra elementi che hanno una differenza di elettronegatività o nulla oppure molto bassa. Gli atomi che si legano con un legame covalente condividono gli elettroni, in modo tale da raggiungere entrambi la stabilità. Esistono vari tipi di legami covalenti: legame covalente puro od omopolare, legame covalente multiplo, legame covalente eteropolare e legame dativo.

Il legame covalente puro è caratteristico delle molecole omoatomiche. La differenza di elettronegatività è nulla e perciò gli elettroni sono attratti con la medesima forza.

Il legame covalente multiplo si forma quando i due atomi condividono più coppie di elettroni.

Il legame covalente eteropolare avviene tra due elementi con una differenza di elettronegatività molto bassa. Gli elettroni sono attratti più fortemente dall'elemento con un'elettronegatività più elevata e quindi si spostano verso quell'atomo. Si formano così non due ioni, ma un dipolo.

Il legame dativo può essere considerato come un particolare legame covalente, nel senso che vengono condivisi gli elettroni, ma questi non vengono forniti da entrambi gli atomi, ma da un solo atomo. L'atomo che cede gli elettroni è chiamato datore o fornitore; quello che li acquista accettore.

Il legame ionico avviene tra elementi che hanno un'alta differenza di elettronegatività. Un atomo cede uno o più elettroni all'altro. Si formano così due ioni: chi cede gli elettroni diventa uno ione positivo o anione, perché ha una maggioranza di protoni; chi li acquista diventa uno ione negativo o catione, perché ha una maggioranza di elettroni. I due ioni rimangono legati tra di loro grazie ad un'attrazione elettrostatica tra le due cariche opposte. Dal legame ionico non si formano molecole, ma cristalli ionici.