Legami covalenti, polari, metallici, dativi, ionici

Qual è il legame covalente?

→ Il legame covalente si forma quando due atomi mettono in comune una o più coppie di elettroni.

La formazione della molecola di idrogeno H2, è un importante esempio di un legame covalente, detto anche puro perché gli atomi sono dello stesso elemento. Utilizzando il simbolismo di Lewis possiamo scrivere:

H• + H• → H:H oppure H - H

Gli elettroni appartengono ad entrambi gli atomi, i cui nuclei positivi attraggono gli eletroni negativi che nel caso dell'H2 restano in mezzo, avendo la stessa elettronegatività.

Si può misurare con una bomba calorimetrica la quantità di energia che viene liberata nel spezzare il legame, e quindi di conseguenza si scopre con quando energia siano legati gli atomi. Il legamo covalente può essere singolo, doppio o triplo.

Esempi di legame covalente

Vediamo altri esempi, dove possiamo notare che il legame covalente non è solo puro, ma mette in comunicazione anche atomi di diversa natura:

Gli atomi possono raggiungere la configurazione stabile di un gas nobile anche condividendo due o più coppie di elettroni, con legami doppi o tripli, come ad esempio:

4. Il legame covalente dativo
Il legame covalente dativo si forma quando fra due atomi di cui uno ha già raggiunto l'ottetto esterno. Se questo atomo possiede una o più coppie libere di elettroni, può comportarsi da donatore nei confronti dell'altro atomo accettatore, che in questo modo raggiunge a sua volta l'ottetto.

→ Nel legame covalente dativo, la coppie di elettroni comuni è fornita da uno solo degli atomi partecipanti al legame.

Dalla combinazione fra Cl e OH, possiamo notare che:

Cl:O:H → Cl - OH

Notiamo che Cl, che ha formato l'ottetto con O, resta libero su 3 lati, anche se completo, ma può comunque formate dei legami dativi con altri atomi di ossigeno andando a creare le seguenti strutture:

Lo ione ammonio, invece, si forma quando l'ammoniaca, NH3, reagisce con lo ione idrogeno, H+, cioè con un atomo che ha perso il suo singolo elettrone.

Il legame dativo è molto importante, perché giustifica la formazione di una vasta categoria di composti chiamati complessi o composti di coordinazione.

5. Il legame covalente polare

Il legame covalente polare

Se due atomi identici sono uniti da legamo covalenti, essi esercitano la stessa forza di attrazione sugli elettroni di legame. In tal caso il legame è covalente puro.

Se gli atomi sono di natura diversa, essi esercitano sugli e- di legame una diversa forza di attrazione, come ad esempio nell'acirod cloridrico HCl. In questa molecola la coppie di e- è spostata verso l'atomo di cloro, che tra i due è quello più elettronegativo e quindi esercita la maggiore forza di attrazione sugli elettroni di legame. L'equilibrio generale della molecola non viene alterato, e neanche la sua neutralità globale, ma il polo in corrispondenza dell'atomo Cl ha una carica leggermente più negativa di quella dell' H. Si forma quindi un legame covalente polare.

Per indicare la frazione di carica positiva e negativa dei due poli si utilizzano i simboli delta+ e delta-. Nel legame covalente polare si ha quindi una separazione di carica: il centro delle cariche positive, infatti, non coincide con quello delle cariche negative, non essendo gli elettroni distibuiti in modo simmetrico.

Ricordiamo che tanto è maggiore la differenza di elettronegatività fra due atomi, tanto è maggiore la polarità del legame che li unisce. Se essa è molto elevata, maggiore di 1,9 o del 59% il legame tende ad assumere un carattere ionico.

6. IL LEGAME IONICO

Il legame ionico

→ Il legame ionico si ottiene quando la differenza di elettronegatività tra gli atomi è molto alta, in genere superiore a 1,9.

Quindi l'atomo più eletronegativo va a strappare totalmente l'altro atomo dallo ione positivo. Prendiamo come esempio il sale da cucina NaCl, dove l'elettronegatività del Naè molto più bassa di quella del cloro, possiamo quindi pensare che l'e- del sodia si trasferisca al cloro.

Si può dedurre che gli atomi metallici tendono a perdere un e- diventando ioni positivi, mentre quelli non metallici tendono ad acquistarlo divento ioni negativi.

I composti ionici

• I composti ionici

Gli ioni in un composto ionico sono disposti secondo uno schema ben preciso e possono dar luogo ad un reticolo cristallino. La formula dei composti ionici indica il rapporto di combinazione fra ioni positivi e ioni negativi ma non rappresenta la molecola di un composto. Inoltre im composti ionici sono buoni conduttori di elettricità sia allo stato fuso che in soluzione.

7. Il legame metallico

Il legame metallico

In un legame fra metalli la forza attrattiva non può essere né di natura ionica, perché i suoi atomi sono tutti uguali, né covalente perchè la condivisione degli e- esterni non conduce al'ottetto.

Prendiamo per esempio lo ioni del sodio, Na. Vi sono 10 elettroni interni più ancorati al nucleo, e 1 relativamente libero di vagare nel reticolo cristallino del metallo a temperatura ambiente (all'insieme di elettroni vaganti nel reticolo viene dato il nome di mare di elettroni). E' proprio questo mare a tenere uniti i cationi metallici.

→ Il legame metallico è dovuto all'attrazione fra gli ioni metallici positivi e gli elettroni mobili che lo circondano.

Tanto più forte è il legame, tanto più gli elettroni mobili sono numerosi. La numerosità degli elettroni da anche la caratteristiche tipiche dei metalli, quali lucentezza, malleabilità, duttilità e conducibilità termica ed elettrica.