Legami chimici e molto altro

Legami chimici

Ionico, covalente (polare o omeopolare) e metallico

I composti sono formati da atomi tenuti insieme da legami chimici. I legami chimici sono il risultato dell'attrazione tra le particelle cariche dell'atomo. Le forze elettrostatiche sono responsabili dei legami chimici.

Ionico

• Si stabilisce tra metalli e non metalli.
• Comporta il trasferimento di elettroni da un atomo all'altro.
• Metalli → perdere elettroni → cationi (+) → basso potenziale di ionizzazione.
• Non metalli → acquistare elettroni → anioni (-) → alta affinità elettronica.
• Ioni di carica opposta si attraggono per effetto delle forze elettrostatiche e formano un legame ionico.
• Il risultato è un composto ionico che in fase solida è formato da un reticolo cristallino, una estesa struttura tridimensionale in cui i cationi e anioni si ripetono con regolarità.
• Ex. NaCl → Na⁺ (basso potenziale di ionizzazione) → Cl^- (alta affinità elettronica).
• È direzionale → uguale in tutte le direzioni intorno allo ione. È rappresentabile come una sfera che circonda ogni atomo, ed essendo una sfera, la "forza" del legame (il valore della sua energia) è uguale qualunque direzione tu prenda. In termini tecnici si dice che gode di simmetria radiale.
• Solidi ionici.

Covalente

• Si stabilisce tra due o più non metalli (alta elettronegatività).
• Comporta la condivisione di elettroni da un atomo all'altro.
• Gli atomi sono tenuti insieme dall'attrazione tra i loro nuclei e gli elettroni condivisi.
• Più l'energia potenziale è bassa, più è stabile il legame.
• Ex. N-O. H₂O è una molecola con legami covalenti polari si realizza tra elementi diversi (= con elementi di diversa elettronegatività).
• Al contrario, i legami covalenti omeopolari si possono ottenere solo con atomi uguali (= con elementi di uguale elettronegatività). Ex. H₂ (H-H), O₂ (O-O), N₂ (N-N) → gas in aria.
• È direzionale: lo puoi vedere come una zona dello spazio occupata con un'alta probabilità dagli elettroni condivisi tra due atomi. È quindi naturale che l'energia non sia più distribuita come una sfera (legame ionico). Ed ecco quindi che il valore dell'energia cambia a seconda della direzione che prendi.
• Solitamente sono molto forti (ex. Diamante).
• Solidi covalenti.

Metallico

• Si stabilisce tra metalli → tendenza a perdere elettroni → bassa energia di ionizzazione.
• Legame adirezionale.
• Solidi metallici.

Modello mare di elettroni

• Elettroni delocalizzati sull'intero metallo.
• Gli atomi del metallo (+) attraggono il mare di elettroni (-), tenendo insieme il legame.
• Spiega molte proprietà dei metalli:
  • Conducono elettricità: gli elettroni in un metallo sono liberi di muoversi, il movimento è corrente elettrica.
  • Conducono calore: elettroni mobili → disperdono energia termica attraverso il metallo.
  • Malleabilità: capacità di essere ridotti in lamine piane.
  • Duttilità: capacità di essere modellati in fili.
  • Lucentezza.

Teoria di Lewis

Il legame chimico è la condivisione (legame covalente) o il trasferimento (legame ionico) di elettroni per ottenere configurazioni elettroniche stabili per gli atomi che si legano. La configurazione elettronica più stabile è quella con 8 elettroni nel guscio più esterno (regola dell'ottetto). Nella struttura di Lewis, gli elettroni di valenza sono punti intorno al simbolo.

Elettroni di valenza: elettroni coinvolti nella formazione di legami chimici. Il numero di elettroni di valenza è uguale al numero del gruppo. Atomi con 8 elettroni di valenza sono stabili, avendo i sotto-livelli s e p pieni (elio → 2 → anche se si trova nell'8A).

Una coppia di elettroni condivisi si chiama coppia di legame (trattino). Una coppia attribuita ad un solo atomo, non coinvolta nel legame si chiama coppia solitaria. I suoi elettroni sono elettroni di non legame.

Perché l'acqua è H₂O e non H₃O? Perché H₂O è più stabile. Nell'H₃O, l'ossigeno avrebbe 9 elettroni (uno in più rispetto alla configurazione stabile).