Chimica generale e inorganica - il legame ionico

Il legame ionico

Il legame ionico è il tipo più semplice di legame chimico. Si realizza quando un atomo di un elemento fortemente elettropositivo (e quindi caratterizzato da bassa energia di ionizzazione) si combina con un atomo di un elemento fortemente elettronegativo (e quindi caratterizzato da una elevata affinità elettronica).

Esempi comuni di composti ionici includono NaCl, KBr, MgI₂, CaF₂.

Attrazione elettrostatica fra ioni

Il legame ionico può essere interpretato in base alle leggi classiche dell’elettrostatica. Nel modello descrittivo del legame ionico vengono fatte due assunzioni:

• Gli ioni che formano il reticolo cristallino sono sferici e indeformabili.
• Il trasferimento di carica fra gli atomi è completo (gli ioni hanno carica +1, +2, … o al contrario -1, -2, …).

Requisiti per la formazione del legame ionico

Per la formazione del legame ionico sono necessari:

• Un elemento con bassa energia di ionizzazione per perdere elettroni.
• Un elemento con elevata affinità elettronica per acquistare elettroni.

Il cristallo di NaCl

Nel cristallo di NaCl, l'attrazione elettrostatica tra gli ioni di carica opposta porta alla formazione di un reticolo cristallino. I calcoli energetici coinvolti includono:

• ΔE_Na = 26 kcal/mol (vaporizzazione)
• ΔE_Cl = 28,6 kcal/mol (dissociazione Cl-Cl)
• ΔE_Na⁺ = 118 kcal/mol (ionizzazione)
• ΔE_Cl^- = -88,2 kcal/mol (affinità elettronica)

La somma di queste energie risulta in un valore netto di 84,4 kcal/mol.

Calcolo dell'energia reticolare

L'energia reticolare è l'energia liberata nella formazione del reticolo cristallino dagli ioni componenti portati da distanza infinita a distanza di legame. Essa è uguale alla somma di tre termini:

• E_retic = Energia di Madelung (E_M)
• E_retic = Energia di repulsione interelettronica (E_R)
• E_retic = Energia di London (E_L)

Il valore dell'energia di Madelung, che costituisce il termine preponderante dell'energia reticolare, viene calcolato considerando le interazioni elettrostatiche tra gli ioni costituenti il cristallo.

Energia reticolare nel cristallo di NaCl

Nel reticolo cristallino di NaCl, il numero di coordinazione è pari a 6. L'energia di repulsione interelettronica e l'energia coulombiana di attrazione fra due ioni sono componenti principali dell'energia reticolare.