Concetti Chiave
- Esistono 89 elementi in natura che si combinano in vari modi per formare tutti i corpi dell'universo.
- I legami tra gli atomi si formano quando l'energia liberata dall'aggregazione è superiore a quella necessaria per rompere il legame.
- I gas nobili hanno una configurazione elettronica stabile, e gli altri elementi tendono a raggiungerla tramite il trasferimento di elettroni, formando legami ionici.
- I composti ionici presentano un reticolo cristallino con un rapporto di combinazione tra ioni positivi e negativi, piuttosto che una molecola definita.
- Il legame covalente può essere semplice, doppio o triplo a seconda del numero di coppie di elettroni condivisi, e include varianti come il legame covalente dativo.
Gli elementi e le loro combinazioni
Gli elementi presenti in natura sono 89, e tutti i corpi dell'universo esistono grazie alla combinazione di questi 89 elementi che si legano tra loro in maniera diversa.
Ma non tutte le combinazioni sono possibili: possono legarsi solo gli elementi la cui energia potenziale scaturita dall'aggregazione sia minore dell'energia potenziale dei due atomi presi separatamente.
Dunque, un legame si forma solo se l'aggregato che ne risulta libera energia. Per rompere i legami della molecola ottenuta occorre semplicemente somministrare la stessa quantità di energia che si libera durante l'aggregazione.
Configurazione elettronica e stabilità
I gas nobili hanno 8 elettroni esterni (tranne l'elio che ne ha 2), quindi completano il loro livello energetico più esterno, raggiungendo così una configurazione elettronica molto stabile, che conferisce a questi gas una scarsa o addirittura nulla reattività.
Tutti gli altri elementi della tavola periodica vorrebbero raggiungere una configurazione altrettanto stabile. Il chimico tedesco Abegg propose la teoria secondo cui gli atomi possano acquistare o perdere elettroni per raggiungere la configurazione del gas nobile che li precede o che li segue. Dal trasferimento di elettroni da un atomo all'altro si liberano ioni di carica opposta che si attraggono tra loro dando vita a legami ionici.
Il legame ionico si ottiene quando la differenza di elettronegatività tra gli atomi è molto alta, in genere superiore a 1,9.
i metalli appartenenti ai gruppi I, II e III tendono a perdere elettroni e a diventare ioni positivi, raggiungendo la struttura del gas nobile più vicino;
i non metalli dei gruppi V, VI e VII tendono ad acquistare elettroni e a trasformarsi in ioni negativi con la configurazione del gas nobile più vicino;
quando essi si incontrano, si scambiano gli elettroni, diventando ioni e fra di essi si stabilisce una forza di attrazione che altro non è che il legame ionico.
Struttura dei composti ionici
Studiando un cristallo di cloruro di sodio si scopre che gli ioni Na+ e Cl- sono disposti secondo uno schema ben preciso (impacchettamento).
Tutti i composti ionici presentano un reticolo cristallini, ma la modalità con cui si dispongono gli ioni cambia.
La formula del composto ionico non indica una molecola, ma soltanto il rapporto di combinazione tra gli ioni positivi e quelli negativi.
Legami covalenti e loro varianti
Lewis sostenne che gli atomi possono legarsi non solo tramite questo trasferimento di elettroni, ma anche attraverso la condivisione di una coppia di elettroni di valenza (legame covalente). Il legame covalente è responsabile della formazione delle molecole; inoltre non c'è il reticolo cristallino, ma ogni molecola è indipendente.
Se viene condivisa
una sola coppia di elettroni, il legame sarà semplice;
2 coppie di elettroni: legame doppio;
3 coppie di elettroni: legame triplo.
Un particolare tipo di legame covalente è il legame covalente dativo, che si forma quando la coppia di elettroni comuni è fornita da uno solo degli atomi partecipanti al legame. L'esempio più comune è l'ammonio (NH4+). N (che ha un doppietto elettronico) si lega con un legame covalente polare a 3 atomi di H, e mette in comune il doppietto per legarsi allo ione H+, comportandosi da “donatore”.
Il legame covalente può essere anche puro o polare.
È puro (o omopolare) quando gli atomi che si legano sono uguali, e quindo hanno anche uguale elettronegatività, dunque gli elettroni sono condivisi in maniera equa.
È polare (o eteropolare) quandogli atomi e l'elettronegatività sono differenti, quindi l'elettrone passerà più tempo sull'atomo più elettronegativo.
Domande da interrogazione
- Qual è il numero di elementi presenti in natura e come si combinano?
- Cosa caratterizza la stabilità dei gas nobili?
- Come si formano i legami ionici?
- Qual è la struttura dei composti ionici?
- Quali sono le differenze tra legami covalenti semplici, doppi e tripli?
In natura ci sono 89 elementi che si combinano in modi diversi per formare tutti i corpi dell'universo. Tuttavia, solo le combinazioni che liberano energia durante l'aggregazione sono possibili.
I gas nobili hanno 8 elettroni esterni (tranne l'elio con 2), raggiungendo una configurazione elettronica stabile che conferisce loro scarsa reattività. Gli altri elementi cercano di raggiungere una configurazione simile.
I legami ionici si formano quando la differenza di elettronegatività tra gli atomi è alta (superiore a 1,9). I metalli tendono a perdere elettroni diventando ioni positivi, mentre i non metalli tendono ad acquistarli, formando ioni negativi.
I composti ionici presentano un reticolo cristallino, ma la formula del composto non rappresenta una molecola, bensì il rapporto di combinazione tra ioni positivi e negativi.
Un legame covalente semplice si forma con una coppia di elettroni, un legame doppio con due coppie e un legame triplo con tre coppie. Inoltre, esiste il legame covalente dativo, dove una coppia di elettroni è fornita da un solo atomo.
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