Appunti di chimica su Legami chimici, Curva di Morse, legame ionico, covalente, dativo; Ibridazione, Teoria Vsepr, Teoria del Valence Bond e Teoria degli orbitali molecolari, Teoria d

Legami Chimici - La Curva di Morse

• Quando due atomi vengono avvicinati, si possono avere 2 casi:
• Repulsione (energia potenziale aumenta)
• Attrazione (energia potenziale diminuisce)

E. pot.

Distanza due nuclei

Punto in cui si forma il legame (minimo di energia potenziale) è la differenza energetica tra lo stato iniziale ed il momento in cui si forma il legame = energia di dissociazione del legame

Energia necessaria a rompere il legame

I legami chimici si formano solo se l'aggregato di atomi che ne viene fuori ha energia minore dell'insieme degli atomi separati. Elemento di minima energia.

Il legame chimico è caratterizzato da 3 parametri:

1. Energia di legame (KJ/mol=kcalorei si mol)

È l'energia necessaria a rompere il legame.

2. Lunghezza di legame (Å _angstrom)

È la distanza tra i due nuclei.

Energia di legame e lunghezza di legame sono inversamente proporzionali: (più energia, meno distanza; meno energia, più distanza)

3. Angolo di legame (° gradi)

Angolo interno definito dai segmenti che congiungono il nucleo dell'atomo centrale con quello di altri atomi legati a esso.

CLASSIFICAZIONE DEI LEGAMI CHIMICI

LEGAMI FORTI = legami intramolecolari (tra atomi)

• LEGAME IONICO
• LEGAME COVALENTE
• LEGAME METALLICO

LEGAMI DEBOLI = legami intermolecolari (tra molecole)

• LEGAME A IDROGENO (idrogeno legato ad N, O, F)
• LEGAMI DIPOLARI

Il legame ionico

Consiste nel TRASFERIMENTO di uno o più elettroni da un atomo ad un altro con formazione di IONI di segno opposto. È un legame dovuto a interazioni di natura ELETTROSTATICA, che formano aggregati solidi con strutture ordinate.

• Elementi coinvolti ➜ bassa energia di ionizzazione
• Elementi non coinvolti ➜ alta affinità elettronica

Esempio: NaCl Na⁰ + Cl⁰ → Na⁺ + Cl^-

Il legame covalente

Consiste nella CONDIVISIONE di una coppia di elettroni (che può provenire da un solo elemento oppure un elettrone da uno e dell'altro). Il legame covalente può avvenire tra atomi uguali o diversi.

1. LEGAME COVALENTE OMOPOLARE ➜ stesso elemento ➜ stessa elettronegatività ➜ coppia di elettroni condivisi equidistante tra i due atomi Esempio: H₂ H—H (RAPPRESENTAZIONE DI LEWIS)
2. LEGAME COVALENTE ETEROPOLARE ➜ elementi diversi ➜ diversa elettronegatività ➜ coppia di elettroni condivisi leggermente più spostati verso elemento più elettronegativo Esempio: H—F

Promozione Elettronica

E' il processo che permette ad un atomo di trasferire un elettrone da un orbitale saturato (pieno) ad uno vuoto. Ecco che si ha il passaggio da una configurazione elettronica stabile ad uno stato stabile o da triplette già consente di formare un maggior numero di legami. (più legami = più stabile) perché si utilizzano tutti gli elettroni esterni).

Esempio: Carbonio

(è quasi sempre tetravalente, perché in tutti i suoi composti promuove un elettrone dall'orbitale s ad p vuoto.

C ns² np²

• ↿ ⇂
• ↿
• ↿

• ↿

• ↿
• ⇂
• Promozione elettronica

• ↿
• ↿
• ↿
• ↿

Il carbonio ora dispone di 4 elettroni solitari (contro i due precedenti) che può: per formare 4 legami chimici. La promozione elettronica può avvenire solo quando la differenza di energia tra l'orbitale di partenza e quello in arrivo è minima.

Orbitali Ibridi

Per alcuni elementi, che vanno ad stabilire 4 legami chimici con altri elementi, compiono il processo di ibridizzazione: ovvero, un processo di ricombinazione degli orbitali più esterni (s,p,d) che ha luogo ad un numero uguale di orbitali atomici detti orbitali ibridi o degeneri. Tale processo può avvenire solo quando gli orbitali di partenza sono in modo diverso dal punto di vista energetico (stesso numero orbitali partenza e arrivo INTERAZIONE TRA ORBITALI DI PARTENZA). Il risultato sarà la formazione di orbitali aventi la stessa energia e la stessa forma orientati in modo che interferiscano il meno possibile tra di loro (massima distanza = minima repulsione). Inoltre, l'area di sovrapposizione tra tali orbitali ibridi sarà maggiore e pertanto il legame sarà più forte.

Quando, però, raggiungere lo stato di ibridazione e necessario spendere energia che verrà più compensata con la formazione di un legame più forte.

LEGAME A IDROGENO

È un legame definito un legame fra molecole.

Una molecola di H₂O viene considerata un dipolo avendo un corpo di hw saldato opposte agli estremi a causa di:

STRUTTURA PIEGATA (104°) che fa sì che le cariche negative.

Ossigeno più elettronegativo che attira verso di sé gli elettroni con più intensità rispetto al l'idrogeno.

Ecco che la molecola H₂O tende a formare i legami a idrogeno.

legame elettrostatico che si forma tra l'ossigeno di una molecola d'acqua e l'idrogeno di un'altra molecola d'acqua.

Questa struttura dipolare dell'acqua permette di essere il solvente universale per eccellenza: quando sciogliamo del sale.

in acqua questo solente perché gli ioni positivi Na⁺ vengono circondati dalle estremità negative dell'acqua, mentre gli ioni negativi Cl^- delle estremità positive dell'acqua.