Legami Chimici

Un legame chimico è l’unione di atomi a formare molecole, che, in questo modo stanno ad un livello di energia minore. Le forze che agiscono su un atomo in relazione ad un altro possono essere di due tipi: Attrattiva e Repulsive, la somma di queste forze ci indica la distanza tra gli atomi che interagiscono tra di loro.

Quando due atomi si combinano viene rilasciata dell’energia chiamata energia di legame.

Più gli atomi sono vicini tra di loro più forte sarà il legame tra di essi, questo va a identificare la distanza di legame; quanto però gli atomi sono troppo vicini la loro energia aumenterà esponenzialmente a mano a mano che la distanza di legame diminuisce.

Questa distanza dipende da molti fattori come i seguenti:

- Tipo di legale.

- Configurazione elettronica.

- Tipo di atomi che partecipano al legame.

La distanza di legame varia anche a seconda del tipo di molecola: prendiamo come esempio il Propanolo.

In questo esempio tutti gli atomi di H sono alla stessa distanza dagli atomi di C, tranne per il gruppo più a destra, influenzato dall’atomo di Ossigeno.

In questo grafico possiamo notare l’andamento della curva di legame di due atomi di Idrogeno (H), l’energia del sistema aumenta dopo aver passato la soglia dei 74 pm. La linea tratteggiata indica l ’energia dei due atomi non in legame, ovvero separati senza alcuna interazione.

SIMBOLOGIA DI LEWIS

Nel 1916, Lewis ideò un modo per rappresentare nel modo migliore possibile il modo in cui gli elettroni interagiscono a formare i legami.

Vengono rappresentati gli elettroni di valenza dell’atomo in questione, ovvero gli elettroni situati negli orbitali S e P più esterni, completi o non, responsabili della formazione di molecole.

Prima vengono rappresentati gli elettroni uno per vertice fino ad un massimo di due; gli atomi possono mettere in condivisione o strappare gli atomi per tendere a energia minore.

LEGAME COVALENTE

Un legame covalente si dice tale quanto due atomi mettono in compartecipazione 2 o più elettroni di valenza.

Un legame covalente si divide in base a quanto sono messi in compartecipazione degli atomi:

- Il legame viene definito covalente puro.

- Il legame viene definito covalente polare.

Il legame si forma mediante la sovrapposizione degli orbitali di valenza, che possono essere chiamati di due tipi: Legame σ e legame π, che variano a seconda del modo in cui gli orbitali si sovrappongono.

Se gli orbitali che si sovrappongono sono orbitali S o P che si guardano tra di loro il legame che si formerà sarà di tipo σ (Sigma), molto forte, differentemente da un legame π, il quale non rende possibile la rotazione sul proprio asse e si forma tra orbitali P che non si guardano.

Questo comporterà la formazione di cariche parziali positive (δ+) e negative (δ-)ai poli opposti della molecola, rendendola polare: chiamata in gergo Dipolo.

Un doppio legame sarà formato quindi da un legame σ e un legame π, mentre un legame triplo (come l’azoto N2) è formato da un legame σ e due legami π.

Il metodo degli orbitali molecolari (MO) riesce a spiegare alcuni comportamenti magnetici, paramagnetici e diamagnetici di alcune molecole.

Il MO ci descrive che tutti gli elettroni di un atomo sono responsabili dei legami con la creazione di un orbitale di legame e un orbitale di anti-legame.

Con la formula dell’ordine di legame, o O.L. possiamo calcolare se una molecola di andrà a formare o meno.

Se questo numero sarà maggiore di 0 la molecola esiste e può essere formata; Si riempiono prima gli orbitali con meno energia andando a salire.

LEGAME DATIVO

Gli elettroni che sono interpellati per atono in questo tipo di legame sono maggiori di 1, in particolare 2.

Questi atomi sono chiamati Donatore (se dona una coppia di elettroni) e accettori (se riceve una coppia di elettroni); questa coppia la si può disegnare con la simbologia di Lewis mediante una coppia di elettroni di valenza e nell’accettore una coppia “vuota”.

à Con la freccia si indica il verso, dall’atomo (o molecola) donatore all’atomo (o molecola) accettore.

Un’eccezione è la molecola SO3, in cui l’atomo di zolfo sposta gli elettroni in modo da formare 2 legami dativi.

LEGAME IONICO

Il legame ionico è un tipo di legame simile al legame covalente polare con la differenza che: 1,7.

Questo comporta che l’atomo con l’elettronegatività maggiore tenderà a strappare un elettrone all’atomo meno elettronegativo, andando a creare una carica – e una carica +; di conseguenza questi atomi rimangono vicini per la differenza di carina, non per la sovrapposizione di orbitali (come nel caso del legame covalente).

Queste cariche comportano una formazione di un reticolo cristallino caratteristico delle molecole formate da atomi con un legame ionico, come ad esempio NaCl.

I Sali hanno tendenza di disciogliersi in acqua perché formata da cariche parziali che vanno a circondare l’anione e il catione.

LEGAME METALLICO

Il legame metallico, come suggerisce il nome, è caratteristico dei metalli che possiedono due principali caratteristiche:

- Duttilità: la possibilità di formale filamenti.

- Malleabilità: la possibilità di formare lastre.

Gli elettroni vengono messi insieme in una nube elettronica che ha funzione di stabilizzatore degli atomi disposti in maniera ordinata.

Questo comporta la possibilità di passaggio di elettroni da un punto con più potenziale ad un punto con meno potenziale: Corrente elettrica.

L’unione dei metalli viene chiamato lega; i tipi di leghe esistenti sono tre:

- Lega di sostituzione: quanto la differenza di grandezza degli atomi non è maggiore del 15%

- Lega interstiziale: quando gli atomi più piccoli si posizionano negli interstizi più grandi, esempio Acciaio e Ghisa.

- HEAS: lega ad alta entropia, ovvero formata dall’unione di molti metalli.

FORZE DI VAN DER WAALS

Sono tutti quei legami secondari o intermolecolari.

1) LEGAME DIPOLO-DIPOLO

Caratteristico da molecole formate da legami covalenti polari, che possiedono cariche parziali δ+ e δ-.

Una forza Dipolo-Dipolo molto forte è chiamata PONTE IDROGENO, ovvero tra H e atomi molto elettronegativi come F, N e O.

2) LEGAME IONE-DIPOLO

Caratteristico da molecole formate da uno ione e un dipolo, come ad esempio NaCl e H2O.

3) F.L. LEGAME DIPOLO-DIPOLO INDOTTO

Un Dipolo indotto non è altro che una molecola apolare che acquisisce una carica parziale a seguito di una perturbazione da una molecola polare che attrae gli elettroni di una molecola apolare, facendogli assumere per un istante una δ-.

4) F.L. LEGAME DIPOLO-DIPOLO ISTANTANEAO

Ricordiamo che Ψ2 è la probabilità di trovare gli elettroni in un orbitale del 95%, gli elettroni però si possono trovare per un solo istante più da una parte che dall’altra generando così cariche parziali che poi genereranno dipoli indotti.

F.L.: sono chiamate FORZE DI LONDON che sono meno potenti perché si generano su molecole apolari.

Il microscopio a forza atomica funzione a grazie ad un ago della grandezza di una molecola che oscilla per le forze di Van der Waals, queste onde generate descrivono la forma delle molecole che si vanno a generare.