Legami chimici parte dei legami intramolecolari

Corso di chimica - Anno 2017

Associazione culturale “Dictatum - Discere”

Definizione di legame chimico

Il legame chimico è la forza che tiene uniti gli atomi in una specie chimica (legame intramolecolare) o molecole e ioni in uno stato fisico di aggregazione (legame intermolecolare).

In entrambi i casi le forze che intervengono nella formazione dei legami chimici sono essenzialmente di natura elettrostatica, ovvero sono dovute alle interazioni tra la carica elettrica positiva dei protoni e quella negativa degli elettroni di specie chimiche uguali o diverse fra loro.

Forze attrattive: sono quelle che si stabiliscono tra il nucleo (ed in particolare i protoni presenti in esso) e gli elettroni.

Forze repulsive: sono quelle che si stabiliscono tra nucleo e nucleo (tra i protoni che sono presenti in esso) e tra elettrone ed elettrone.

e^- - p p

Forze repulsive

Forze attrattive

Legami chimici intramolecolari ed intermolecolari

I legami chimici si classificano in due grandi gruppi:

A) Legami chimici intramolecolari

Tengono uniti gli atomi all’interno di una molecola. La loro rottura e formazione comporta la conversione di una specie chimica in un’altra (reazione chimica). Dal punto di vista energetico i legami intramolecolari sono molto più forti di quelli intermolecolari.

B) Legami chimici intermolecolari

Si instaurano tra una molecola (o uno ione) e l’altra. La loro rottura e formazione comporta un passaggio di stato (trasformazioni fisiche). Non si ha quindi la conversione di una sostanza in un’altra. Sono molto più deboli rispetto a quelli intramolecolari.

Intramolecolari

Legame tra ATOMI NELLA molecola

Si rompono e si formano nelle REAZIONI CHIMICHE

Più forti

• Legame ionico (elettrostatico)
• Legame covalente (elettronico)
• Puro
• Polare
• Dativo
• Legame metallico

Intermolecolari

Legame TRA UNA MOLECOLA E L’ALTRA

Si rompono e formano nei PASSAGGI DI STATO

Più deboli

• Legame a idrogeno
• Legame ione-dipolo e dipolo-dipolo
• Interazione dipolo-dipolo indotta
• Forze di Van der Waals

55

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”

Legami chimici intramolecolari

(legami tra gli atomi in una molecola)

Formazione del legame intramolecolare e raggiungimento dell’ottetto

Il legame chimico fra due atomi si forma quando, nell’avvicinamento di questi, si stabiliscono forze di attrazione tra il nucleo di un atomo e gli elettroni più esterni dell’altro atomo. In tale situazione l’energia potenziale ha un valore minimo, la stabilità del sistema è massima, per cui si ha la formazione del legame.

La situazione di massima stabilità, in cui l’energia potenziale del sistema è minima, si ha quando i due atomi, nel formare il legame chimico, raggiungono la configurazione elettronica del gas nobile che sta loro più vicino, che consiste nella maggior parte dei casi in otto elettroni nel livello energetico più esterno di valenza (situazione definita “ottetto”).

L’atomo può raggiungere l’ottetto in due modi principali:

• Perdendo o acquistando elettroni quindi formando cationi e anioni (es. nel legame ionico)
• Condividendo gli elettroni nella formazione di orbitali di legame, riempiendo quindi i loro orbitali semipieni o vuoti (es. legame covalente)

Il modo in cui l’atomo raggiunge l’ottetto (formazione di ioni o condivisione elettronica) dipende dalla sua posizione nella tavola periodica, oltre che dalla posizione dell’atomo con cui va a interagire nella formazione del legame chimico.

In particolar modo è fondamentale la differenza di elettronegatività esistente fra i due elementi. (Vedi classificazione dei legami intramolecolari).

Formazione di cationi e anioni monoatomici

Per prevedere il comportamento degli elementi nel formare i loro ioni monoatomici occorre individuare la loro posizione nella tavola periodica:

Metalli: raggiungono la configurazione del gas nobile che li precede perdendo i loro elettroni di valenza (tendono a formare cationi). Ad esempio, per il sodio, Na (I gruppo), nella formazione di NaCl, è più semplice dal punto di vista energetico perdere l’elettrone del livello più esterno e raggiungere la configurazione elettronica del neon (Ne), in quanto possiede energia di ionizzazione bassa, piuttosto che acquistare sette elettroni e raggiungere la configurazione elettronica dell’argon (Ar).

Non-metalli: raggiungono la configurazione del gas nobile che li segue acquistando elettroni (tendono a formare anioni). Per il cloro, Cl (VII gruppo), è più semplice acquistare un elettrone e raggiungere la configurazione elettronica dell’argon in quanto possiede affinità elettronica elevata, piuttosto che perdere i suoi sette elettroni di valenza e raggiungere la configurazione elettronica del neon.

Na⁺ Cl^- Na Cl

Comportamento dell’idrogeno

L’idrogeno è un non metallo, ma forma sia un anione, lo ione idruro (H^-), raggiungendo la configurazione elettronica dell’elio (He), che un catione, lo ione idrogeno (H⁺), chiamato anche protone, in quanto tale ione consiste in effetti in 1 protone (solo nel caso del protio).

56

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”

In generale

• Cationi del I gruppo: monovalenti (una carica positiva) Na⁺
• Cationi del II gruppo: bivalenti (due cariche positive) Mg²⁺
• Cationi del III gruppo: trivalenti (tre cariche positive) Al³⁺
• Anioni del V gruppo: trivalenti (tre cariche negative) N^3-
• Anioni del VI gruppo: bivalenti (due cariche negative) O^2-
• Anioni del VII gruppo: monovalenti (una carica negativa) F

Eccezioni alla regola dell’ottetto

Alcuni elementi costituiscono un’eccezione alla regola dell’ottetto, in quanto nella formazione dei loro composti (o di alcuni di essi) raggiungono un