Il legame covalente

IL LEGAME COVALENTE

3) Gli orbitali ibridi sono combinazioni di orbitali atomici dello stesso atomo

Quando una molecola, come l'idruro di berillio (BeH₂), viene studiata si nota una violazione della regola dell'ottetto. Questo problema viene risolto usando la combinazione degli orbitali di valenza dell'atomo di berillio che produce la massima sovrapposizione con ciascuno degli orbitali "1s" dell'idrogeno. Questa idea fu avanzata da Linus Pauling che suggerì che gli orbitali di legame covalenti si formassero grazie alla combinazione (SOVRAPPOSIZIONE) di due orbitali "1s" dell'idrogeno. Pauling fu il primo ad usare il PRINCIPIO DELLA MASSIMA SOVRAPPOSIZIONE. Occorre prendere soltanto l'orbitale "2s" ed uno degli orbitali "2p" formando ORBITALI ATOMICI IBRIDI SP. Ciascun orbitale SP si combina con l'orbitale "1s" dell'idrogeno. Ciascun orbitale ha sezione circolare ed è chiamato ORBITALE   (sigma). Quando un orbitale  viene occupato da due elettroni con spin opposto, si forma quello che viene chiamato LEGAME .

4) Gli orbitali ibridi SP² hanno simmetria triangolare planare

Un esempio di molecola con tre legami covalenti localizzati è il trifluoruro di boro (BF₃), in cui ciascun angolo di legame è 120°. Per combinazione dell'orbitale "2s" con due orbitali "2p" possiamo ottenere tre orbitali ibridi equivalenti, noti come orbitali SP². Gli orbitali di legame risultanti sono orbitali .

5) Gli orbitali ibridi SP³ sono diretti verso i vertici di un tetraedro

Come indicato dalla teoria VSEPR, la molecola del metano CH₄, è tetraedrica ed i suoi quattro legami carbonio-idrogeno sono equivalenti. Combinando l'orbitale "2s" con tutti e tre gli orbitali "2p" si ottengono quattro orbitali SP³; si formano quattro orbitali di legame  localizzati.

7)Per descrivere i legami nelle molecole che hanno quattro coppie di elettroni intorno all'atomo centrale si usano gli orbitali SP³

molecola d'acqua H₂O, l'etano C₂H₆ alcol metilico CH₃OH ed inoltre l'ammoniaca e l'alcol etilico

8) Un legame doppio può essere rappresentato da un legame  ed un legame 

Studiando l'etene (C₂H₄) si nota che si formano legami s mediante orbitali SP2. Si ricordi che su ciascun atomo di carbonio vi è ancora un orbitale "2p" perpendicolare ai piani di legame H-C-H. Adesso possiamo ruotare le due estremità della molecola attorno al legame  carbonio-carbonio, in modo da rendere massima la sovrapposizione degli orbitali "2p" dei due atomi di carbonio. Quando i due orbitali "2p" sono paralleli tra loro si forma un legame detto legame  e un orbitale . Quando due elettroni vanno ad occupare un orbitale  formano un legame . Il legame  ed il legame  non hanno la medesima energia, perciò il doppio legame non ha la forza di un legame semplice. Un doppio legame blocca una molecola nella forma planare, quindi possono esistere due forme distinte dette isomeri. Se due atomi si trovano in posizione opposte avremo un isomero "trans", dallo stesso lato isomero "cis". Molecole con la stessa struttura di legame ma diversa disposizione spaziale vengono dette STEREOISOMERI, in questo caso una "isomeria cis-trans", ed hanno proprietà fisiche diverse.

9) Un legame triplo può essere rappresentato da un legame  e da due legami 

Prendiamo in esame l'etino C₂H₂ (acetilene) il quale ha forma lineare e orbitali ibridi "sp" (180°). Sicuramente esistono tre legami  (due C-H ed uno C-C), ma sugli atomi di carbonio ci sono due orbitali "2p" ciascuno, i quali interagiscono e formano due orbitali  e quindi due legami .