I LEGAMI ATOMI CHIMICI -...

I LEGAMI CHIMICI

possono essere

Forti Deboli

Legame covalente

Legame ionico

Legame metallico Forze di Van

Der Waals

Legame a idrogeno

Covalente puro

Gli elettroni di valenza vengono condivisi. Si suddivide in

Due o più ATOMI formano una MOLECOLA Possono essere

Si formano tra MOLECOLE

Covalente polare

Gli elettroni di valenza vengono acquistati o ceduti

Gli elettroni di valenza sono mobili e condivisi tra più nuclei

Possono essere

Interazioni dipolo-dipolo

Forze di London Avviene tra molecole che presentano atomi di H legati a F, O, N

→ → ATOMI

MOLECOLA

I LEGAMI CHIMICI

possono essere

Forti Deboli

Legame covalente

Legame ionico

Legame metallico Forze di Van

Der Waals

Legame a idrogeno

Covalente puro

Gli elettroni di valenza vengono condivisi. Si suddivide in

Due o più ATOMI formano una MOLECOLA Possono essere

Si formano tra MOLECOLE

Covalente polare

Gli elettroni di valenza vengono acquistati o ceduti

Gli elettroni di valenza sono mobili e condivisi tra più nuclei

Possono essere

Interazioni dipolo-dipolo

Forze di London Avviene tra molecole che presentano atomi di H legati a F, O, N

→ → ATOMI

MOLECOLA

LEGAME COVALENTE si instaura tra NON metali LEGAME IONICO si instaura tra metalli e NON metalli LEGAME METALLICO si instaura tra metalli

SIMBOLOGIA DEL LEWIS

Quando due atomi formano un legame sono gli atomi del livello più esterno a essere interessati, questi elettroni vengono detti elettroni di valenza. Lewis, un chimico americano trovò il modo di rappresentare questi elettroni con dei punti messi attorno al simbolo dell’elemento, in questo caso si parla di simboli di Lewis

1. Gli elettroni (puntini)) devono essere disposti intorno al simbolo dell’elemento sui 4 lati

2. Il numero di elettroni da posizionare si ricava dal numero del gruppo della tavola periodica 3. I primi 4 elettroni si sistemano uno per lato 4. I successivi elettroni si devono accoppiare

Ecco le regole…

Prima di cominciare con i legami, parliamo di

SIMBOLOGIA DEL LEWIS

Ad esempio l’ossigeno: Ha valenza 2 (numero di elettroni spaiati o singoletti) Possiede anche 2 doppietti di non-legame N.B.

Ed ecco alcuni esempi:

O O equivalente

LEGAMI COVALENTI

Il legame covalente si forma quando due atomi mettono in comune una coppia di elettroni Se i due atomi sono identici il legame è covalente puro.

LEGAMI COVALENTI

Nella formazione dei legami covalenti ognuno degli atomi raggiunge la configurazione elettronica di un gas nobile. A parte l'idrogeno, che ne ha due, tutti gli altri atomi possono contenere otto elettroni nel loro guscio di valenza. La tendenza di un atomo in una molecola ad avere otto elettroni nel proprio guscio di valenza è detta regola dell'ottetto. Questa regola è seguita dalla maggior parte delle molecole ma non da tutte.

LEGAMI COVALENTI

N.B. Le coppie elettroniche sono chiamate doppietti di legame In un doppietto di legame ciascun atomo fornisce un elettrone Il legame viene rappresentato con un trattino H-H

H H

H H

H H

Esempio della formazione di legame della molecola di H2

1) Due atomi di idrogeno lontani

2) Avvicinamento di 2 atomi di idrogeno

3) Formazione del legame

LEGAMI COVALENTI

H separati,

gli e- si appaiano

Formazione del legame

Esempio della formazione di legame della molecola di H2

LEGAMI COVALENTI

Esempio della formazione di legame della molecola di F2

F

Il Fluoro ha 7 elettroni di valenza, ma nella combinazione con un altro atomo, in base alla REGOLA DELL’OTTETTO, tende ad averne 8

LEGAMI COVALENTI

Esempio della formazione di legame della molecola di F2

F F

Il Fluoro ha 7 elettroni di valenza, ma nella combinazione con un altro atomo, in base alla REGOLA DELL’OTTETTO, tende ad averne 8 In presenza di un altro atomo di Fluoro (anche esso con 7 elettroni di valenza)

LEGAMI COVALENTI

Esempio della formazione di legame della molecola di F2

F F

Il Fluoro ha 7 elettroni di valenza, ma nella combinazione con un altro atomo, in base alla REGOLA DELL’OTTETTO, tende ad averne 8 In presenza di un altro atomo di Fluoro (anche esso con 7 elettroni di valenza) … e condividendo un elettrone

LEGAMI COVALENTI

Esempio della formazione di legame della molecola di F2

Il Fluoro ha 7 elettroni di valenza, ma nella combinazione con un altro atomo, in base alla REGOLA DELL’OTTETTO, tende ad averne 8 In presenza di un altro atomo di Fluoro (anche esso con 7 elettroni di valenza) … e condividendo un elettrone

F F

LEGAMI COVALENTI

Esempio della formazione di legame della molecola di F2

Il Fluoro ha 7 elettroni di valenza, ma nella combinazione con un altro atomo, in base alla REGOLA DELL’OTTETTO, tende ad averne 8 In presenza di un altro atomo di Fluoro (anche esso con 7 elettroni di valenza) … e condividendo un elettrone

F F

LEGAMI COVALENTI

Esempio della formazione di legame della molecola di F2

Il Fluoro ha 7 elettroni di valenza, ma nella combinazione con un altro atomo, in base alla REGOLA DELL’OTTETTO, tende ad averne 8 In presenza di un altro atomo di Fluoro (anche esso con 7 elettroni di valenza) … e condividendo un elettrone

F F

LEGAMI COVALENTI

Esempio della formazione di legame della molecola di F2

Il Fluoro ha 7 elettroni di valenza, ma nella combinazione con un altro atomo, in base alla REGOLA DELL’OTTETTO, tende ad averne 8 In presenza di un altro atomo di Fluoro (anche esso con 7 elettroni di valenza) … e condividendo un elettrone

F F

LEGAMI COVALENTI

Esempio della formazione di legame della molecola di F2

Il Fluoro ha 7 elettroni di valenza, ma nella combinazione con un altro atomo, in base alla REGOLA DELL’OTTETTO, tende ad averne 8 In presenza di un altro atomo di Fluoro (anche esso con 7 elettroni di valenza) … e condividendo un elettrone ENTRAMBI HANNO L’OTTETTO COMPLETO

F F

LEGAMI COVALENTI

Esempio della formazione di legame della molecola di F2

Il Fluoro ha 7 elettroni di valenza, ma nella combinazione con un altro atomo, in base alla REGOLA DELL’OTTETTO, tende ad averne 8 In presenza di un altro atomo di Fluoro (anche esso con 7 elettroni di valenza) … e condividendo un elettrone ENTRAMBI HANNO L’OTTETTO COMPLETO

F F 8 elettroni

LEGAMI COVALENTI

Esempio della formazione di legame della molecola di F2

Il Fluoro ha 7 elettroni di valenza, ma nella combinazione con un altro atomo, in base alla REGOLA DELL’OTTETTO, tende ad averne 8 In presenza di un altro atomo di Fluoro (anche esso con 7 elettroni di valenza) … e condividendo un elettrone ENTRAMBI HANNO L’OTTETTO COMPLETO

F F 8 elettroni

LEGAMI COVALENTI

Esempio della formazione di legame della molecola di F2

Il Fluoro ha 7 elettroni di valenza, ma nella combinazione con un altro atomo, in base alla REGOLA DELL’OTTETTO, tende ad averne 8 In presenza di un altro atomo di Fluoro (anche esso con 7 elettroni di valenza) … e condividendo un elettrone ENTRAMBI HANNO L’OTTETTO COMPLETO

F F 8 elettroni

LEGAMI COVALENTI

Esempio della formazione di legame della molecola di F2

F F

Una coppia di elettroni in questo tipo di formule è detta coppia di legame se la coppia di elettroni è condivisa tra due atomi, coppia non legante o coppia solitaria se la coppia di elettroni rimane su uno degli atomi.

coppie non leganti o coppie solitarie

coppia di legame

In alcune molecole due atomi per raggiungere l’ottetto devono condividere due coppie di elettroni, che vengono rappresentate con due trattini. In tal caso, nella molecola è presente un doppio legame.

LEGAMI COVALENTI MULTIPLI

La molecola dell’ossigeno O2

O O .. .. . . : : . . O O

.. .. . . : : . . → →

.. .. : : . . . . O O →

O O ..

..

..

.. : : _ _ Legame doppio

Se invece le coppie di elettroni messe in comune sono tre, è presente un triplo legame.

LEGAMI COVALENTI MULTIPLI

La molecola dell’azoto N2

→ →

N N : : .

. .

.

. . N N : :

.

. . . . .

: . N . . N : . .

.

N N : : _

→

_ _ Legame triplo

LEGAMI COVALENTI PURI E POLARI

LEGAME COVALENTE PURO Nel caso di un legame covalente fra due atomi uguali come in H2 , F2 , O2, N2 ,gli elettroni di legame sono equamente condivisi. Vale a dire gli elettroni hanno la stessa probabilità di trovarsi su ciascuno dei due atomi. LEGAME COVALENTE POLARE Quando i due atomi sono diversi, gli elettroni di legame hanno maggiore probabilità di trovarsi in prossimità di un atomo piuttosto che dell'altro, e si parla di legame covalente polare. Infatti la tendenza di attirare o donare elettroni (ELETTRONEGATIVITA’) è diversa per i vari atomi.

LEGAMI COVALENTI PURI E POLARI

Tanto maggiore è la differenza di elettronegatività fra due atomi che formano il legame tanto più elevata è la polarità del legame. .

Elettronegatività degli elementi .

LEGAMI COVALENTI POLARI

Vediamo un esempio, la molecola di HCl (acido cloridrico):

H . H .

.. : . Cl .. + →

.. : . Cl .. H-Cl o

Elettronegatività del Cl = 3 Elettronegatività dell’H = 2.1 Per la molecola di HCl gli elettroni sono maggiormente distribuiti attorno al Cl che acquista una parziale carica negativa (-)

H-Cl - +

LEGAMI COVALENTI PURI E POLARI

LEGAME COVALENTE PURO Legame covalente fra due atomi uguali: gli elettroni di legame (in grigio) sono equamente condivisi. In nero sono rappresentati i due nuclei (ad esempio di idrogeno).

H-H LEGAME COVALENTE POLARE I due atomi sono diversi, gli elettroni di legame hanno maggiore probabilità di trovarsi in prossimità di un atomo piuttosto che dell'altro. Ad esempio nell’ HCl, gli elettroni di legame sono per lo più in prossimità del cloro. N.B. Gli elettroni hanno CARICA NEGATIVA e I nuclei CARICA POSITIVA

H-Cl - +

ALTRI ESEMPI DI LEGAMI COVALENTI

LEGAME IONICO

Sono i legami tipici dei sali: solidi cristallini, fondono ad alte temperature, dopo la fusione conducono corrente elettrica, si sciolgono in acqua e le soluzioni conducono la corrente. Il legame ionico è dovuto all'attrazione elettrostatica fra ioni positivi e ioni negativi. La sua formazione da due atomi richiede preliminarmente il trasferimento di uno o più elettroni da un atomo all'altro con formazione di un catione e un anione.

Ad esempio nella formazione di NaCl si deve avere:

Si noti che in seguito al trasferimento elettronico si ha la formazione di due ioni con configurazione elettronica di un gas nobile

Na• + •Cl: Na+ + :Cl: -

+ –

LEGAME IONICO

Una volta formati, il catione (Na+) e l'anione (Cl-) si attraggono elettrostaticamente. Nel solido tali ioni si dispongono secondo un reticolo cristallino ordinato che permette di rendere massima l'attrazione tra le particelle di carica opposta e minima la repulsione tra quelle della stassa carica. Ad esempio nel reticolo cubico del NaCl ogni catione Na+ è circondato da sei anioni Cl- e viceversa

LEGAME IONICO

RELAZIONE TRA LEGAME COVALENTE PURO LEGAME COVALENTE POLARE LEGAME IONICO

• Per determinare se il legame in esame sia un legame covalente puro, polare o ionico,si valuterà dunque la differenza di elettronegatività (∆E )tra gli atomi che compongono il legame. In particolare si ha:

Legame covalente puro: ∆E≤0,4

Legame covalente polare: 0,4<∆E<1,9

Legame ionico: ∆E>1,9

0 0,4 1,9 3,3 ∆E

Legame covalente apolare o puro

Legame covalente polare

Legame ionico

+ –

RELAZIONE TRA LEGAME COVALENTE PURO LEGAME COVALENTE POLARE LEGAME IONICO

0 0,4 1,9 3,3 ∆E

Legame covalente apolare o puro

Legame covalente polare

Legame ionico

+ –

:Cl:Cl: Na+ :Cl: -

H:Cl:

∆E= ECl- ECl= 3-3 = 0 Legame covalente puro

∆E= ECl- EH= 3-2,1 = 0,9 Legame covalente polare

∆E= ECl- ENa= 3-1,0 = 2 Legame ionico

LEGAME METALLICO

I metalli presentano alcune proprietà comuni. La spiegazione più semplice di queste proprietà è data dal modello a nube elettronica. In questo modello un metallo viene considerato come una struttura regolare di ioni positivi immersi in una “nube” di elettroni mobili che corrispondono agli elettroni di valenza.

Viene definito legame metallico l’attrazione tra gli ioni positivi del metallo e gli elettroni mobili che li circondano.

Ad esempio in un solido metallico quale Na gli elettroni di valenza (uno per atomo) si muovono attraverso l'intero solido nel campo elettrostatico dei cationi Na+

ORDINE DI GRANDEZZA DELLE ENERGIE DEI LEGAMI TRA ATOMI (a) E DEI LEGAMI TRA MOLECOLE (b)

1) I legami covalenti ed i legami ionici sono più forti del legame metallico

2) I legami covalenti ed i legami ionici sono i più intensi tra tutti i legami (sia interatomici che intermolecolari)