Legame covalente

Legame covalente

Il legame covalente è formato da una coppia di elettroni condivisa fra due atomi.

È attraverso questo tipo di legame che si formano le molecole, aggregati atomici stabili, capaci di esistere come unità indipendenti in tutti gli stati di aggregazione della materia.

Prendiamo la molecola più semplice, quella dell'idrogeno (H₂) e usiamola come modello per descrivere la formazione del legame covalente. L'idrogeno (configurazione elettronica 1s) è costituito da un protone e un unico elettrone.

Quello che avviene nella formazione della molecola di idrogeno può essere esteso, con le opportune precisazioni, a molte altre molecole biatomiche. Gli alogeni ad esempio, che hanno configurazione elettronica esterna ns² np⁵, possono mettere in compartecipazione l'elettrone spaiato di uno degli orbitali p e raggiungere la configurazione elettronica stabile del gas nobile successivo.

Il legame covalente non è esclusivo di molecole formate da atomi uguali (omonucleari). Idrogeno e fluoro, ad esempio, possono mettere in compartecipazione una coppia di elettroni (1s dell'H e 2p del F), raggiungendo entrambi la configurazione elettronica stabile dell'He e del Ne, rispettivamente.

Inoltre, come vedremo più avanti, la configurazione elettronica otteziale può essere raggiunta attraverso la formazione di legami multipli (doppi o tripli) o di più di un legame semplice.

Quando ad essere legati sono due atomi uguali, la coppia di elettroni risulta equamente condivisa fra di essi: si parla in questo caso di legame covalente puro o omopolare. Quando invece il legame si stabilisce fra due atomi diversi, la coppia elettronica risulta spostata (mediamente nel tempo) verso quello che ha maggior affinità elettronica e maggior potenziale di ionizzazione. In tal caso il legame è definito eteropolare.

È possibile avere tutta una gamma di polarità del legame covalente, che va dal legame omopolare fino al massimo grado del legame ionico (CsF). Il legame ionico in effetti può essere considerato un caso limite del legame eteropolare, che si realizza quando la coppia di elettroni è trasferita completamente ad uno dei due atomi.

Rappresentazione schematica del legame omopolare, eteropolare e ionico

Nel caso del legame eteropolare, una molecola biatomica si comporta come un dipolo elettrico, in quanto il baricentro delle cariche negative non coincide con quello delle cariche positive. La molecola è polare e presenta un'estremità con parziale carica negativa e un'estremità con parziale carica positiva, come è indicato nella Fig. 4.4, al centro.

Per dipolo si intende un sistema costituito da due cariche elettriche dello stesso valore assoluto e di segno contrario, poste a distanza r fra di loro. Ogni dipolo è caratterizzato da un momento dipolare, definito da μ = qr, dove q indica l'intensità della carica. Il momento dipolare è una grandezza vettoriale, il cui verso è per convenzione dalla carica negativa a quella positiva.

Nel caso delle molecole poliatomiche, per valutarne la polarità occorre considerare la geometria molecolare.