Concetti Chiave
- I gas nobili si trovano in natura in uno stato monoatomico, mentre gli altri atomi tendono a formare legami chimici per raggiungere una maggiore stabilità energetica.
- La formazione di composti può essere molecolare o ionica, a seconda che siano formati da molecole o da ioni con carica positiva e negativa.
- Gli atomi sono costituiti da un nucleo carico positivamente e da elettroni carichi negativamente che orbitano attorno ad esso, con interazioni di attrazione e repulsione secondo la legge di Coulomb.
- La distanza di legame è la distanza alla quale due atomi raggiungono la minima energia, dipendente dalle dimensioni, configurazione elettronica e tipo di legame tra gli atomi.
- Gli elettroni di valenza, identificati da Gilbert Newton Lewis, partecipano ai legami chimici e sono rappresentati graficamente con i simboli di Lewis, seguendo la regola dell'ottetto.
In natura i gas nobili si trovano in uno stato monoatomico. Gli altri atomi, quando isolati, sono instabili e tendono ad unirsi attraverso legami chimici. L'unione di atomi uguali o diversi dà origine a composti che possono essere molecolari, se costituiti da molecole, o ionici, se costituiti da ioni positivi e negativi (reticoli cristallini tridimensionali). La formazione di composti permette agli atomi di raggiungere uno stato energeticamente più stabile.
Gli atomi sono costituiti dal nucleo, carico positivamente, e dagli elettroni che ruotano attorno ad esso, che sono carichi negativamente. Due atomi, posti ad una certa distanza, risentono delle forze di attrazione nucleo-elettroni e delle forze di repulsione nucleo-nucleo ed elettroni-elettroni. L'intensità di queste attrazioni dipende dalla distanza, in accordo con la legge di Coulomb.
Due atomi molto lontani non interagiscono. Man mano che si avvicinano, le forze attrattive tra il nucleo di uno e gli elettroni dell'altro aumentano fino a che non raggiungono una distanza tale per cui l'attrazione è bilanciata dalle forze di repulsione nucleo-nucleo ed elettroni-elettroni. Questa è una condizione di equilibrio e stabilità corrispondente ad un minimo di energia.
La distanza tra gli atomi alla quale il sistema raggiunge la minima energia si chiama DISTANZA DI LEGAME.
La distanza di legame dipende dalle dimensioni dei due atomi, dalla loro configurazione elettronica e dal tipo di legame che li unisce.
ELETTRONI DI VALENZA E SIMBOLI DI LEWIS
Il legame chimico avviene tra gli elettroni presenti nel livello energetico più esterno. Questi elettroni sono chiamati elettroni di valenza. Il primo ad identificare questi elettroni fu Gilbert Newton Lewis. Egli stabilì la regola dell'ottetto partendo da uno studio sul comportamento dei gas nobili. I gas nobili sono stabili in natura e non tendono a legarsi. Lewis sapeva che i gas nobili hanno otto elettroni nel livello più esterno e quindi concluse che l'ottetto è una condizione di massima stabilità a cui tutti gli atomi tendono. La regola dell'ottetto afferma che:
ciascun atomo, in base al numero di elettroni di valenza, tende a cedere, acquistare o condividere elettroni al fine di raggiungere un ottetto completo.
Come vedremo in seguito, la perdita o l'acquisto di elettroni porta alla formazione di un legame ionico, mentre la condivisione di elettroni porta alla formazione di un legame covalente.
Gli elettroni di valenza possono essere rappresentati graficamente tramite il simbolo di Lewis: il simbolo chimico dell'elemento circondato da un numero di punti che coincide col numero degli elettroni di valenza di quell'elemento (gli elementi del gruppo A della tavola periodica hanno un numero di elettroni di valenza pari al numero del gruppo a cui appartengono). Di seguito alcuni esempi:
ENERGIA DI LEGAME
La formazione di un legame chimico richiede il rilascio di una certa quantità di energia chiamata energia di legame. L'energia di legame è equivalente all'energia necessaria per rompere il legame. Più grande è l'energia liberata, più è forte il legame e minore è la distanza tra gli atomi. Come sopracitato, due atomi si uniscono raggiungendo uno stato di energia minima, ossia di massima stabilità. Quindi, una molecola si forma se la sua energia è minore della somma delle energie dei due atomi che la compongono.
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Domande da interrogazione
- Qual è la condizione di stabilità energetica per gli atomi?
- Cosa sono gli elettroni di valenza e come vengono rappresentati?
- Qual è la regola dell'ottetto e chi l'ha formulata?
- Come si forma un legame ionico e un legame covalente?
- Cosa determina la forza di un legame chimico?
Gli atomi raggiungono una condizione di stabilità energetica quando la distanza tra loro permette un equilibrio tra le forze attrattive e repulsive, corrispondente a un minimo di energia, nota come distanza di legame.
Gli elettroni di valenza sono gli elettroni nel livello energetico più esterno di un atomo e sono rappresentati graficamente tramite il simbolo di Lewis, che utilizza il simbolo chimico dell'elemento circondato da punti pari al numero di elettroni di valenza.
La regola dell'ottetto, formulata da Gilbert Newton Lewis, afferma che ciascun atomo tende a cedere, acquistare o condividere elettroni per raggiungere un ottetto completo, una condizione di massima stabilità.
Un legame ionico si forma attraverso la perdita o l'acquisto di elettroni, mentre un legame covalente si forma attraverso la condivisione di elettroni tra atomi.
La forza di un legame chimico è determinata dall'energia di legame, che è l'energia rilasciata durante la formazione del legame e necessaria per romperlo; maggiore è l'energia liberata, più forte è il legame e minore è la distanza tra gli atomi.
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