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IL LEGAME CHIMICO
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Nelle condizioni usuali solo raramente gli elementi esistono come atomi isolati; essi piuttosto si uniscono fra loro dando aggregati poliatomici in cui il numero degli atomi può variare da due (ad es.
azoto e ossigeno molecolare) a un numero estremamente grande (ad es. diamante, silice, cloruro di sodio).
In altre parole, gli atomi possono stare da soli, ma solitamente non lo fanno!
Vi sono numerose prove sperimentali che dimostrano come le specie chimiche non sono semplicemente dei “miscugli” casuali di atomi, ma degli aggregati ben definiti.
Aggregati atomici
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Il legame chimico
Un legame chimico si forma se l’aggregato di atomi che ne risulta ha
ENERGIA MINORE
dell’insieme degli atomi separati.
!
"E # 50kJ /mol
Per legami chimici intendiamo le interazioni attrattive che tengono uniti gli atomi negli aggregati ( molecole, ioni, ecc.).
0 r
E (r)
r
0
La curva di Morse
ro ro
r molto grande E(r) = 0 r >ro
r > ro
r ≅ ro
r < ro
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Parametri che descrivono un legame chimico
Energia di legame (kJ mol
-1, eV)
Lunghezza del legame (pm, Å )
Angolo di legame (°)
Modello che interpreta la formazione del legame e le sue proprietà
Perché gli atomi si combinano tra di loro?
In quale modo lo fanno?
Quali forze li tengono insieme?
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Parametri che descrivono un legame chimico
Energia di legame (kJ mol-1, eV)
Si definisce energia di legame tra 2 atomi dello stesso elemento o di elementi diversi in una molecola biatomica allo stato gassoso, l’energia necessaria per portare i 2 atomi, sempre allo stato gassoso, a distanza infinita.
(g) (g)
(g)
H Cl
Cl
H - ! +
ΔE = 419 kJ/molH Br
(g)" H
(g)+ Br
(g) ΔE = 354 kJ/mol Si indica anche con ED, energia di dissociazione di legame7
Lunghezza di legame
fra due atomi (in una molecola o in un solido cristallino) o fra due ioni (in un cristallo ionico)
d
d è un valore medio!
Vibrazioni!
Molecola d (Å) Molecola d (Å)
H2 0.74
N2 1.10 HF 0.92
O2 1.21 HCl 1.27
F2 1.42 HBr 1.41
Cl2 1.99 HI 1.61
Br2 2.28
I2 2.67
Parametri che descrivono un legame chimico
Angolo di legame (°) angolo interno definito dai segmenti congiungenti il nucleo dell’atomo centrale con quello di altri due atomi ad esso legati. E’ un valore medio.
Parametri che descrivono un legame chimico
O
H H
105°
H
C H
H
109.5°
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Classificazione dei legami chimici
• Legame ionico
• Legame covalente
• Legame metallico
Legami deboli
Legami forti
(Energia di legame50-150 Kcal/mol)
• Legame a idrogeno
• Legami dipolari
2.5-10 Kcal/mol 0.5-1 Kcal/mol Interazioni tra atomi o ioni in aggregati poliatomici
Interazioni tra molecole o atomi che determinano lo stato di aggregazione della sostanza
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ATOMI ISOLATI
Distribuzione statistica della carica elettronica
Legame covalente Legame ionico Legame metallico
La carica elettronica si sposta verso la zona intermedia tra i 2 nuclei;
alcuni elettroni risentono dell’attrazione di entrambi i nuclei.
Trasferimento di elettroni da un atomo all’altro in modo da formare uno ione positivo ed uno ione negativo, tra i quali nasce un’attrazione elettrostatica.
Parte della carica elettronica è distribuita uniformemente in tutto lo spazio attorno ai nuclei e risente dell’attrazione di molti di essi (nella figura ne sono mostrati solo due).
