Il legame chimico
Tipi di legame e proprietà generali
I legami tra atomi nascono per interazione tra gli elettroni dell’ultimo strato (elettroni di valenza) degli atomi stessi e si suddividono in tre tipi in funzione della natura di tali interazioni.
Legame ionico Legame covalente
Legame metallico Dovuto a scambio
di elettroni tra due o più atomi
Si realizza tra elementi con elettronegatività molto diversa (es. alogeni e m. alcalini)
CsF Dovuto ad elettroni
condivisi tra due o più atomi
Si realizza tra elementi con elettronegatività simile.
(es. molecole omonucleari)
F2
Li
100%
100%
MgF2 AlF3 SF6 IF7 I2 S8
Sn Ge
Cu Na3B
Na2O BeF2 ICl
100%
Proprietà fisiche:
• Solido cristallino
• Elevata Tf
• Buona conducibilità termica allo stato fuso
• Buona conducibilità elettrica allo stato
fuso o in soluzione
Proprietà fisiche:
• Isolanti elettrici sostanze molecolari:
• Gas o liquidi basso bollenti
• Solidi a bassa Tf
sostanze macromolecolari:
• Solido
• Elevata Tf
si rappresentano gli elettroni di valenza
un singolo elettrone viene rappresentato con un punto
un doppietto di legame viene rappresentato con un trattino che congiunge i due atomi
un doppietto solitario su un atomo viene rappresentato con un trattino
Cl: 3s
23p
5: : Cl : .
H: 1s H .
C: 2s
22p
2_ C :
O: 2s
22p
4_ O : _
“Formula” di Lewis:
Rappresentazioni (notazioni) di Lewis:
Il legame covalente
Il legame covalente si instaura fra elementi aventi piccola (o nulla) differenza di elettronegatività e spiega l’esistenza delle molecole (e macromolecole).
Responsabili della formazione del legame sono coppie di elettroni condivise da due nuclei che si trovano nella zona dello spazio compresa tra i nuclei stessi.
Il legame covalente
Lo studio del legame covalente ci permette di conoscere:
I PARAMETRI GEOMETRICI distanze e angoli di legame
LE CARATTERISTICHE ELETTRICHE
distinguono le molecole in polari e apolari
LE CARATTERISTICHE MAGNETICHE
distinguono le molecole in diamagnetiche (non contengono elettroni spaiati) e paramagnetiche (contengono almeno un elettrone spaiato)
L’ENERGIA DI LEGAME
necessaria per portare gli atomi a distanza infinita
Il legame covalente
Teoria del legame di valenza (VB)
La teoria del legame di valenza descrive la formazione del
legame con la sovrapposizione degli orbitali atomici dello
strato più esterno (orbitali di valenza) che “ospitano” gli
elettroni partecipanti al legame.
Il legame covalente
Teoria del legame di valenza
bisogna sovrapporre orbitali atomici con lo stesso segno contenenti ciascuno 1 elettrone
gli elettroni si dispongono con spin antiparallelo formando un doppietto di legame
eventuali altre coppie di elettroni che non intervengono nel legame rimangono intorno al proprio atomo = doppietti solitari
se un atomo dispone di un doppietto solitario e l’altro di un
orbitale vuoto, si ottiene un legame dativo
Il legame covalente
Teoria del legame di valenza: H
2Atomo H: 1s
1s
Molecola H
2+
1s
+
1s
_
_
H H
notazione di LewisLegame semplice
Il legame semplice è sempre di tipo
Ha simmetria cilindrica intorno all’asse congiungente i nuclei
Cl: 3s2 3p5
Legame doppio
Il legame doppio è costituito da un legame e da un legame . Il legame doppio è più forte di un legame semplice.
Occorrono due elettroni per completare l’ottetto
sull’ossigeno
Il legame covalente
Teoria del legame di valenza: O
2Atomo O: (He) 2s22p4
Molecola O2
notazione di Lewis
2s
x y
z
2px
2py
2pz
2s 2p
O O
Legame : la densità elettronica di legame si sviluppa lungo l’asse internucleare
Legame : la densità elettronica di legame non si sviluppa lungo l’asse internucleare
Legame triplo
Il legame triplo è costituito da un legame e da due legami . Il legame triplo è più forte di un legame semplice o doppio.
Occorrono tre elettroni per completare l’ottetto sull’azoto
Legame covalente polare. Molecole biatomiche eteronucleari
Il valore del momento di dipolo determina la % di carattere ionico di un legame
momento di dipolo alto = % carattere ionico maggioreLegame covalente polare. Molecole biatomiche eteronucleari
La differenza di elettronegatività tra i due atomi determina una distribuzione non simmetrica di densità elettronica:
gli elettroni sono attratti maggiormente verso l’elemento più elettronegativo
nella molecola il baricentro delle cariche negative non coincide più con quello delle cariche positive
la molecola è polare e possiede un momento di dipolo
= q · d q = carica
d = distanza di legame
il legame si definisce covalente polare
dipolo = sistema di due cariche elettriche puntiformi q uguali e di segno opposto, poste a distanza d.
Elettronegatività e Legame covalente polare
L’elettronegatività è la tendenza di un atomo ad attrarre gli elettroni di legame.
Il grado di polarità del legame è correlato con la differenza di elettronegatività dei due atomi impegnati nel legame.
Dalla differenza di elettronegatività dei due atomi
impegnati in un legame è possibile risalire alla % di
carattere ionico del legame.
Il legame covalente
Premessa all’ibridazione
Molecola CH2
Atomo C: (He) 2s22p2
2s
x y
z
2px
2py
2pz
Atomo H: 1s
1s 1s
2s 2p
H C H
NON ESISTE!
