Comprendere i legami chimici: dalle molecole ai composti polari

Formazione delle molecole

Gli atomi dei vari elementi si possono combinare per formare le molecole; per es:

la molecola dell'acqua è formata dalla combinazione chimica di due atomi di idrogeno ed un atomo di ossigeno. L'acqua si scrive H2O.
Gli elettroni sistemati sullo strato più esterno degli atomi, denominati elettroni di valenza, hanno una funzione di notevole rilievo nel legare gli atomi tra loro; essi possono trasferirsi dallo strato di un elemento a quello di un altro elemento, oppure possono scambiarsi tra gli atomi degli elementi che si combinano, in modo da completare per lo più, in ciascun atomo, l'affetto sul loro strato più esterno. In questo modo si producono i legami chimici.

Che relazione c'è tra energia e legami chimici?

La formazione di un legame tra atomi avviene quindi con emissione di energia, detta energia di legame, che è misurata dall'energia necessaria per rompere il legame stesso.

Se gli atomi si avvicinassero di più della distanza alla quale si può avere il minimo contenuto energetico del sistema, essi si respingerebbero perché prevarrebbero le azioni repulsive tra i due nuclei e tra gli elettroni degli strati più interni.

Quando è avvenuto il trasferimento o lo scambio di elettroni, gli atomi (o gli ioni) vibrano intorno alla loro posizione e la distanza media tra i due nuclei è la lunghezza del legame. Questa varia con la natura degli atomi che si uniscono.

Tipi di legami chimici

a) legame ionico, nel quale due o più atomi si possono unire mediante perdita di uno o più elettroni da parte di uno degli atomi che lo (o li) trasferisce all'altro;

b) legame covalente, nel quale due atomi si uniscono mediante scambio di elettroni: ciascun atomo contribuisce con un elettrone;

c) legame covalente coordinato, nel quale due atomi si uniscono mediante scambio di elettroni: gli elettroni scambiati provengono da uno solo dei due atomi;

d) legame metallico, è un legame particolare degli atomi dei metalli,caratterizzato da una elevata mobilità degli elettroni di legame.

Forza di attrazione e polarità

La diversità di forza di attrazione che gli atomi esercitano verso i loro elettroni periferici determina il tipo di legame che essi stabiliscono tra loro. Per es.: l'atomo di cloro attrae l'elettrone molto più fortemente di quanto non faccia l'atomo di sodio, e quindi l'elettrone viene trasferito completamente sullo strato del cloro, formando così due ioni che danno un composto ionico o elettro valente:

. . . .

Na . + . Cl : → Na + : Cl :-

. . . .

Se invece i due atomi attraggono l'elettrone con forze di poco diverse, come è il caso mostrato dall'acido cloridico HCl, nel quale la differenza di forza con cui vengono attratti gli elettroni non è tale da consentire il trasferimento completo di uno di essi nello strato dell'altro; i due atomi allora si combinano scambiando gli elettroni in maniera da formare una molecola a legame covalente. Il paio di elettroni però è spostato verso l'atomo che esercita maggiore attrazione (in questo caso l'atomo di cloro) rendendolo alquanto negativo e lasciando l'altro (l'atomo di idrogeno) alquanto positivo:

. . . .

H . + . Cl : → H : Cl :

. . + . .

(-)

Tale legame covalente è detto polare, perché la diversità di distribuire delle cariche elettroniche rende la molecola orientabile quasi come una calamita (cioè come se avesse le polarità come la calamita) e l'acido cloridico è quindi un composto polare, come lo sono l'acido bomidrico, l'acqua, l'ammoniaca, l'ossido di carbonio ecc......