Legami chimici parte dei legami intramolecolari

CLASSIFICAZIONE DEI LEGAMI CHIMICI INTRAMOLECOLARI

legame ionico

1. (elettrostatico)

legame covalente

2. (elettronico)

-puro

-polare

-dativo

legame metallico

3.

1) LEGAME IONICO -

+

trasferimento completo

Si instaura tra atomi che raggiungono l’ottetto in seguito al degli

elettrostatica

elettroni di valenza di un atomo all’altro atomo. E’ un legame di natura in + +

ioni

quanto in esso sono presenti due di carica opposta (un catione e un anione), che si

attraggono. e- Legame ionico

Na Cl + -

Na Cl

Il cloruro di sodio, NaCl (il comune sale da cucina) è caratterizzato dal legame ionico fra gli elementi che lo

costituiscono.

Il sodio Na, nella formazione del legame ionico, perde facilmente il suo elettrone di valenza (presente nell’orbitale 3s) e

lo cede al cloro, che lo colloca nel suo orbitale 3p . Entrambi raggiungono la configurazione elettronica del gas nobile

z 57

Capitolo 5 - Il legame chimico –

Dott.ssa Daniela Cotza

A cura della - e-mail: daniela@dictatumdiscere.it - cell. 328.2680426

Corso di Chimica - Anno 2017

Associazione culturale “Dictatum -

Discere”

più vicino ad essi e acquistano stabilità. La formazione del legame ionico è avvenuta in quanto i due elementi

presentano una elevata differenza di elettronegatività (il sodio cede facilmente l’elettrone, il cloro lo attrae con forza a

se). coppia ionica,

Essi formano una ovvero un catione e un anione situati in prossimità l’uno

dell’altro. + e

Il legame ionico consiste infatti nella forza di attrazione esercitata fra lo ione Na

-

lo ione Cl appena formati.

Nella struttura del cloruro di sodio lo ione sodio è circondato nello spazio da sei anioni

- +

cloruro, e allo stesso modo ogni anione Cl è circondato da sei cationi Na , andando a

costituire un reticolo cristallino compatto e ordinato che è tipico dei solidi ionici

cristallini (Vedi cap.10 del materiale di chimica). Struttura del Cloruro di sodio

+ -

Nel passare dal sistema caratterizzato da due atomi neutri Na e Cl, al sistema Na Cl , si (sale da cucina)

passa da un sistema ad energia superiore (meno stabile) ad un sistema ad energia inferiore

(più stabile).

Il processo chimico descritto è un processo esoergonico e l’energia che si libera in

ENERGIA RETICOLARE.

seguito alla formazione dei solidi cristallini è detta

Formazione dei composti ionici

metalli del I-II gruppo e non metalli del VI-VII gruppo

Il legame ionico si instaura tra della tavola periodica.

differenza di elettronegatività Δχ

In particolare occorre verificare la dei due elementi, il cui valore è:

Δχ > 1,5

Attenzione!

L’idrogeno è un non-metallo e presenta un valore di elettronegatività intermedio tra il boro e il carbonio. Ciò comporta

NON FORMA MAI LEGAMI IONICI

che esso, per tale valore di elettronegatività (2,1 circa), con gli elementi cui è

legato, in quanto (a prescindere che essi siano metalli o non-metalli) la differenza di elettronegatività con essi non è

mai tale da determinare la perdita o l’acquisto completo di elettroni da parte sua.

legami covalenti.

In sostanza esso formerà esclusivamente

2) LEGAME COVALENTE

Si instaura tra atomi che, per via dei loro valori di elettronegatività non molto differenti, non sono in grado di strapparsi

a vicenda gli elettroni di valenza. Per ottenere il raggiungimento dell’ottetto (o duetto) mettono quindi in condivisione

gli elettroni dei loro orbitali semipieni.

E’ quindi un legame di natura elettronica (condivisione di elettroni).

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la differenza di elettronegatività Δχ

Fondamentale è, anche in questo caso, tra i due elementi, che dovrà essere:

0 ≤ Δχ ≤ 1,5

Il legame covalente può essere classificato in:

 Covalente puro Δχ = 0)

(tra atomi dello stesso elemento

Covalente polare Δχ < 1,5)

(tra atomi di elementi diversi

 Covalente dativo Δχ < 1,5)

(tra atomi di elementi diversi



Legame covalente puro omopolare

Si instaura tra atomi dello stesso elemento (atomi uguali). + +

omopolare (distribuzione centro-simmetrica della carica).

E’ un legame nulla,

In tal caso la differenza di elettronegatività è in quanto atomi uguali possiedono lo

stesso valore di elettronegatività. Legame omopolare

Δχ = 0

Un esempio è la formazione di una molecola di idrogeno gassoso, H , a partire da due atomi di idrogeno. Quando essi si

2

0,74 Å (amstrong), distanza di legame,

avvicinano ad una distanza che è che è chiamata i loro orbitali 1s si fondono e

orbitale molecolare

si forma un s-s di legame (oltre ad un orbitale di antilegame a energia superiore), di forma

differente dagli orbitali s, che presenta una coppia di elettroni con gli spin appaiati.

H H H 2

Anche nel caso degli orbitali p la sovrapposizione di questi porta alla formazione di un orbitale molecolare di legame di

differente forma rispetto a quelli originari. ).

Un esempio è dato dalla formazione della molecola di cloro gassoso (Cl

2

Cl Cl Cl

2 δ-

δ+

Legame covalente polare (polarizzato o eteropolare) + +

il legame covalente polare si forma tra atomi diversi tra loro.

Come abbiamo accennato,

La differenza tra i due tipi di legame sta nel fatto che, mentre nel covalente puro gli elettroni

impegnati nel legame si trovano equidistanti dai due nuclei, in quanto attratti da essi con la Legame omopolare

nel covalente polare gli elettroni si trovano più fortemente attratti dal nucleo

stessa forza,

che possiede elettronegatività maggiore e quindi si trovano localizzati più vicino a tale 59

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legame eteropolare

nucleo. E’ quindi un (distribuzione non uniforme della carica elettrica).

In esso la differenza di elettronegatività è: Δχ < 1,5 dipolo elettrico,

Tale distribuzione non uniforme delle cariche elettriche determina la formazione di un che viene

+ -

δ

δ (delta più) per indicare il polo positivo della molecola, e (delta meno) per indicare

indicato con il simbolismo

Il dipolo elettrico è caratterizzato da una carica elettrica parziale positiva situata in prossimità di

quello negativo.

una carica elettrica parziale negativa di uguale intensità.

Nella molecola di HCl il dipolo elettrico viene indicato mediante la notazione che segue:

δ+ δ-

H Cl

momento elettrico dipolare μ, prodotto

La grandezza del dipolo elettrico viene espressa dal e viene espresso come il

tra il valore della carica (espresso in unità elettrostatiche-ues) e la distanza tra le due cariche (espressa in cm):

Esso è misurato in debye (D). μ = e · d

-18

1debye è pari a 1ּ10 ues cm. momento dipolare μ χ

In maniera approssimativa vi è una relazione tra il di una molecola e l’elettronegatività degli

elementi implicati nel legame covalente polare:

μ = χ - χ

A B

Il legame covalente polare risulta in tal modo un ibrido tra il legame ionico e il legame covalente puro:

Differenza di elettronegatività (Δχ )

100 % Il carattere ionico dei legami

aumenta all’aumentare della

ionico Legame ionico differenza di

elettronegatività.

Carattere 0 1,5

Legame covalente

Legame covalente Legame ionico

polare (Δχ < 1,5)

puro (Δχ =0) polare (Δχ >1,5)

La polarità dei legami che sono presenti nelle molecole influenza fortemente il comportamento di queste, ed in

particolar modo alcune loro caratteristiche come la disposizione spaziale dei loro legami, ovvero la forma della

molecola, da cui poi dipendono moltissime caratteristiche chimiche della molecola.

Occorre tuttavia distinguere tra legame polare e molecola polare; infatti in una molecola apolare possono

sussistere legami covalenti polarizzati.

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Legame covalente di coordinazione o dativo

In questo tipo di legame la coppia di elettroni condivisi proviene da uno solo dei due atomi impegnati nel legame.

L’atomo che dona entrambi gli elettroni viene chiamato mentre l’atomo che accetta gli elettroni è chiamato

datore,

Tutti gli elementi che presentano coppie di elettroni solitarie negli orbitali più esterni sono in grado di

accettore. In particolar modo il donatore deve possedere coppie elettroniche solitarie da donare,

stabilire legami dativi.

mentre l’accettore deve possedere orbitali atomici vuoti in cui accogliere la coppia elettronica.

Il legame dativo si rappresenta come una freccia in direzione dell’accettore, ma non sempre viene rappresentato nei

testi. 4+ , l’azoto dell’ammoniaca (NH ) dona il suo doppietto elettronico libero

Es. Nella formazione dello ione ammonio NH 3

+

all’orbitale 1s vuoto dello ione H . Nello ione ammonio sono quindi presenti tre legami covalenti polarizzati e un

legame di coordinazione. +

Es. Nella formazione dello ione idronio H O , l’ossigeno dell’acqua (H O) dona il suo doppietto elettronico libero

3 2

+

all’orbitale 1s vuoto dello ione H . Nello ione idronio sono quindi presenti due legami covalenti polarizzati e un legame

di coordinazione.

Il legame di coordinazione si trova in molti composti chimici. Ecco alcuni esempi:

O O

O O

P OH

HO HO S OH

N HO S OH

O OH OH O

Acido nitrico HNO Acido f osf orico H PO Acido solf oroso H SO Acido solf orico H SO

3 3 4 2 3 2 4

dal punto di vista energetico

Una volta che il legame dativo si è formato, esso è, a tutti gli effetti, un legame covalente

polare, ma esso viene giustamente rappresentato in maniera diversa in quanto gli elettroni condivisi non provengono da

un unico atomo.

Distinzione tra legame polare e molecola polare

legame polare molecola polare.

E’ importante distinguere tra e in quanto nella

Infatti ci sono molecole che, pur avendo al loro interno legami polari, non sono molecole polari,

m