Il legame covalente puro o omopolare

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Il legame covalente puro o omopolare

Il legame Chimico

Le molecole sono aggregati elettricamente neutri di atomi, tenuti insieme da forze chiamate genericamente legami.

Gli atomi tendono spontaneamente a legarsi per cui la formazione del legame chimico è un fenomeno spontaneo. Ciò è dovuto al fatto, che l'energia del sistema molecola, è inferiore a quella del sistema formato dai due atomi isolati.

Si definisce ENERGIA DI LEGAME, la quantità di energia, necessaria a rompere un dato legame; la stabilità di una molecola è quindi tanto più elevata, quanto maggiore è la sua energia di legame.

Il legame chimico si forma perché, nella maggior parte degli atomi, i livelli più esterni non sono completi e così essi tendono a raggiungere una configurazione elettronica stabile acquistando, cedendo o mettendo in comune elettroni, con altri atomi.

La configurazione elettronica stabile è quella dei gas nobili, che (eccetto l’elio) hanno nel loro livello più esterno 8 elettroni. Ne consegue che tutti gli atomi tendono a raggiungere una configurazione con 8 eletttroni esterni.

Alla formazione del legame sono interessati per primi gli elettroni più esterni. Esistono fondamentalmente due tipi di legami chimici:

1) Legami chimici interatomici o intramolecolari: sono i cosiddetti LEGAMI PRINCIPALI e sono anche i più forti.

2) Legami chimici intermolecolari: sono i LEGAMI SECONDARI e sono i più deboli.

A loro volta, i legami chimici principali comprendono:

LEGAME COVALENTE (puro, polare e dativo)

LEGAME IONICO

LEGAME METALLICO

Il legame covalente PURO e POLARE

Si origina per compartecipazione di elettroni fra i due atomi partecipanti al legame. Può essere puro o polare. E' puro se si stabilisce fra atomi uguali (ex. Cl-Cl); è polare se si stabilisce fra atomi diversi (ex. H-Cl).

Quando 2 o più atomi si uniscono con legame covalente, danno origine ad una particella chiamata molecola. Si fondono i due orbitali atomici e si forma un nuovo ORBITALE MOLECOLARE.

Consideriamo ad esempio due atomi di Cloro, la cui configurazione elettronica esterna è: 3s²3p⁵, con 7 elettroni di valenza.

Affinché questi 2 atomi completino contemporaneamente l’ottetto, devono mettere in comune un elettrone ciascuno, così da completare i loro orbitali di valenza.

Questo è un legame covalente semplice (un legame solo) e puro (perché tra 2 atomi uguali. Si origina per sovrapposizione di 2 orbitali 3p (uno per ogni Cl), e ciò è in accordo con una comproprietà dei 2 elettroni di legame, da parte dei 2 nuclei. Tale legame si indica con un trattino se SEMPLICE (il che significa che ciascun atomo mette in comune un solo elettrone) con 2 trattini se è DOPPIO (ciascun atomo mette in comune 2 elettroni) e con 3 elettroni se è triplo (ciascun atomo mette in comune 3 elettroni). Esempi:

H^. + ^.H à H:H à H-H

. . .. ..

:O: + :O: à O: :O à O=O

. . .. ..

. . . .

:N. + :N. à :N: : N: à NºN

. .

IL LEGAME COVALENTE PURO,SI STABILISCE FRA ATOMI DELLO STESSO TIPO E CON UGUALE ELETTRONEGATIVITA’, O COMUNQUE FRA ATOMI CON DIFFERENZA DI ELETTRONEGATIVITA’ FRA 0 E 0,4.

I legami covalenti, si possono avere anche tra atomi diversi, che non abbiano però valori di elettronegatività troppo diversi.

Come nel caso precedente, il legame si schematizza con uno o più trattini.

FRA ATOMI DIVERSI, IL LEGAME E’ DETTO COVALENTE POLARE.

Esempio:

. ..

:O: + 2^.H à H^..O^..H à H-O-H

^{. ..}

_{.. ..}

H^. + ^.Cl: à H^..Cl: à H-Cl

^{.. ..}

_{.. .. .. .. ..}

^.C^. + 2 ^.S^.à S::C::S à S=C=S

Nel legame covalente polare, a causa della differenza di elettronegatività degli atomi coinvolti nel legame, la densità elettronica è maggiore sull’atomo più elettronegativo, che assume parziale carica negativa. In pratica gli elettroni comuni sono distribuiti in misura diseguale tra i 2 atomi legati. Si ha così non coincidenza dei centri delle cariche positive e negative e la molecola risultante è polare.

Legami POLARI

I legami covalenti polari, si possono considerare come “legami misti”, cioè in parte covalenti e in parte ionici. In una molecola costituita da 2 atomi uguali (ex. Cl₂), tenuti insieme da legame covalente puro, la coppia di elettroni messa in comune ha la stessa probabilità di trovarsi attorno all’uno o all’altro nucleo, per cui il centro delle cariche positive coincide con quello delle cariche negative: la molecola risulta così APOLARE.

Al contrario, in una molecola costituita da 2 atomi diversi, uniti da legame covalente polare ex. HCl, gli atomi esercitano sugli elettroni di legame una diversa forza d’attrazione.

Si ha infatti una ineguale ripartizione della coppia di elettroni di legame, nel senso che sull’atomo più elettronegativo si localizza una certa carica negativa (d-Delta meno), mentre sull’atomo meno elettronegativo, si localizza una corrispondente carica positiva (d-Delta più).

Nella molecola si sono formati allora 2 poli, uno parzialmente negativo e uno parzialmente positivo per cui essa risulta polare.

Una molecola in cui vi sono 2 centri di cariche, come è appunto la molecola di HCl, costituisce un DIPOLO, paragonabile a un dipolo elettrico, cioè un sistema con due poli ( uno + e uno -) o con separazione di cariche. Tipica molecola polare è l'ACQUA per cui tutte le sostanze polari saranno in essa solubili perchè con essa affini, mentre le sostanze apolari (ex i grassi) saranno in essa insolubili.

Il DIPOLO dunque è formato da una certa carica positiva e da una eguale carica negativa, situate ad una determinata distanza:

H-Cl

d+ d-

Il legame ionico

Il legame ionico lega ioni di segno opposto e consiste in una attrazione elettrostatica che nasce quando questi ioni vengono a trovarsi vicini l’uno all’altro.

Questo tipo di legame si forma tra 2 atomi aventi elettronegatività molto diverse, ad esempio tra atomi di sodio e di cloro. Consideriamo innanzitutto le configurazioni elettroniche di questi 2 elementi:

Na 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ ^.Na 3s¹

Cl 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ :Cl: 3s² 3p⁵

Come si vede, Na può cedere l’unico elettrone sul 3° livello, raggiungendo la configurazione otteziale del Neon e divenendo Na⁺; il cloro può acquistare l’elettrone ceduto da Na, completando il 3° livello, assumendo la configurazione otteziale dell’Argon e la forma Cl^-:

.. .. ..

Na + Cl₂ à Na^. + :Cl: à [ :Na: ]⁺ [:Cl:]^-

METALLICO GASSOSO . .. ..

Si sono formati 2 ioni di carica opposta che si attraggono e danno luogo al composto NaCl. Le forze che tengono uniti i 2 ioni sono di natura elettrostatica e il numero degli elettroni ceduti da una specie atomica è uguale al numero degli elettroni acquistati dall’altra.

Altro esempio:

Mg: + ^.O: à Mg⁺⁺O⁼

Ricapitolando:

la VALENZA di ogni elemento, rappresenta il numero di elettroni perduti o acquistati dall’atomo di detto elemento
nella combinazione, i metalli perdono elettroni e diventano IONI POSITIVI, mentre i NON METALLI acquistano elettroni e si trasformano in ioni negativi

Si trova un legame ionico, nei composti di elementi poco elettronegativi,cioè a sinistra della tavola periodica (ex. metalli alcalini o alcalino terrosi) con elementi molto elettronegativi, che sono sulla destra della tavola periodica (ovvero elementi del VI° e VII° gruppo A).

In generale un legame si può considerare ionico, quando la differenza di elettronegatività tra i 2 elementi che vi prendono parte è maggiore o uguale a 1,9.

Il legame covalente COORDINATO o DATIVO

Alcuni atomi presentano una coppia di elettroni di valenza non impegnata in legami.

In opportune condizioni, tale coppia dà luogo ad un particolare tipo di legame covalente, detto LEGAME DATIVO.

Tutti e due gli elettroni di legame, provengono in tal caso da uno solo dei due atomi che partecipano al legame e che quindi è detto donatore. L’altro atomo che li prende è detto accettore, non contribuisce con alcun elettrone, ma viene solo stabilizzato dalla formazione di questo nuovo legame. L’accettore deve:

MANCARE DI SOLI 2 ELETTRONI PER COMPLETARE L’OTTETTO
AVERE UN ORBITALE VUOTO

Sono esempi di accettori su questa base:

l’ossigeno O 2) lo ione H⁺ ( che per acquisto di 2 elettroni raggiunge la configurazione dell’Helio)

Il legame dativo si indica con una freccia che va dall’atomo datore, verso l’atomo accettore. Esempio:

DATORE + H⁺ACCETTORE à NH₄⁺

NH₃ ione ammonio

Ammoniaca

Riepilogando: un legame dativo può dar luogo ad una molecola neutra o a uno ione.

Legame metallico

E’ il legame che unisce tra loro gli atomi di un metallo.

Nei metalli i legami ionici sono da escludere perché gli atomi dei metalli non presentano la grande differenza di elettronegatività che si riscontra invece tra i diversi atomi dei cristalli ionici.

E' stato ipotizzato che un metallo sia costituito da una struttura compatta e ordinata di ioni metallici positivi, circondati e legati tra loro da un “fluido elettronico”, costituito dagli elettroni di valenza o esterni, liberi di spostarsi da una parte all’altra del pezzo di metallo e quindi da un atomo all’altro.

IL LEGAME METALLICO E’ COSTITUITO DALLE FORZE DI ATTRAZIONE CHE SI ESERCITANO TRA GLI ELETTRONI DI VALENZA MOBILI E GLI IONI METALLICI POSITIVI.

In pratica gli elettroni di valenza non sono attaccati ad un atomo e ad una coppia di atomi ma sono condivisi dallo sterminato esercito di atomi di metallo. Gli orbitali contenenti gli elettroni di valenza, non sono orientati in una certa direzione come nel legame covalente ma avendo grande mobilità, passano facilmente da un atomo a quelli vicini. Questo reticolo di ioni positivi è immerso in un bagno di elettroni mobili di valenza, detto anche “mare di elettroni”

Nei metalli gli elettroni di legame sono delocalizzati in tutto il reticolo e i legami non sono direzionali.

Fonte: http://www.sarrocchi.net/file.php/457/I_legami.doc?forcedownload=1

Sito web da visitare: http://www.sarrocchi.net

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