Legami chimici - Test di medicina, Appunti di Chimica

Scarica Legami chimici - Test di medicina e più Appunti in PDF di Chimica solo su Docsity! Un legame è la forza coulombiana che tiene uniti gli atomi in una specie chimica, elemento o composto. -La formazione di un legame libera e avviene spontaneamente tramite l’attrazione tra gli atomi. -La separazione degli atomi richiede energia necessaria a rompere il legame stesso. L’ENERGIA CHE SI LIBERA NELLA FORMAZIONE DI UN LEGAME O CHE BISOGNA FORNIRE PER LA ROTTURA DI UN LEGAME è detta ENERGIA DI LEGAME. *La forza di un legame è proporzionale al valore dell’energia di legame Al legame chimico partecipano solo gli ELETTRONI DI VALENZA, ossia gli elettroni contenuti nel livello energetico più esterno. Questi si rappresentano graficamente attraverso i SIMBOLI DI LEWIS: simbolo chimico dell’elemento circondato da un numero di punti pari al suo numero di elettroni di valenza. (Equivale al numero di elettroni nella configurazione esterna). La configurazione elettronica esterna dei gas nobili è detta OTTETTO. La regola dell’ottetto afferma che gli atomi tendono a formare legami al fine di raggiungere la configurazione del gas nobile più vicino con 8 elettroni a livello dell’anello esterno. UN OTTETTO DI ELETTRONI RENDE L’ATOMO STABILE. *Per H si parla della regola del DUETTO poiché possiede solo 2 elettroni nel livello energetico più esterno. I legami chimici si possono dividere in 2 categorie: LEGAMI CHIMICI • _ - _ -- o.ro?.6e-diualeng-- GRUPPO - GRUPPO HA • ¢ . 4 e- di valenza GRUPPO IVA REGOLA DELL' OITEITO t p -_s - 0 +FORTE LEGAMI INTRAMOLECOLARI LEGAMI INTERMOLECOLARI O 0 ☒ FORTI DEBOLI ITTA • LEGAME COVALENTE • LEGAME IDROGENO DEBOLE_ LEGAME IONICO • FORZE DI VAN DER WAALS • LEGAME METALLICO - Forza dipolo - dipolo (Kassim) - Forza di Debye - Forza di London I legami forti vengono classificati sulla base della differenza di elettronegatività (ΔE) tra gli atomi che partecipano al legame. Si instaura tra 2 atomi che mettono IN CONDIVISIONE uno o più elettroni spaiati in modo da raggiungere entrambi l’ottetto. La coppia o le coppie condivise appartengono ad entrambi gli atomi. Perché il legame si formi occorre che i 2 atomi si avvicinino a sufficienza. La LUNGHEZZA DI LEGAME rappresenta la distanza fra i 2 nuclei in corrispondenza della quale si instaura un equilibrio fra le forze attrattive nucleo-elettroni e le forze repulsive nucleo-nucleo ed elettroni-elettroni. -È proporzionale al raggio degli atomi legati e inversamente proporzionale alla forza (e quindi all’energia) del legame. (All’aumentare del numero di legami diminuisce la lunghezza ma aumenta la forza) È un legame DIREZIONALE. In base al numero di doppietti condivisi il legame covalente può essere: -SINGOLO: 1 coppia di elettroni condivisi -DOPPIO: 2 coppie di elettroni condivisi -TRIPLO: 3 coppie di elettroni condivisi L’ORDINE DI LEGAME: indica il numero do coppie di elettroni condivise tra gli atomi. MAGGIORE È L’ORDINE DI LEGAME, MAGGIORE È LA FORZA COMPLESSIVA CHE TIENE UNITI GLI ATOMI E QUINDI MAGGIORE L’ENERGIA DI LEGAME E PIU BREVE LA DISTANZA DI LEGAME. -per la chimica inorganica: se si prende in esame la triade F,O,N, il triplo legame è il più stabile. -per la chimica organica: il triplo legame è il più reattivo, mentre il più stabile è il singolo. (Ciò è dovuto alla presenza del legame π che si spezza più facilmente) DPOLDRE LEGAME COVALENTE :O: + :& . → È:O LI Eri 0 ④ ! DOPPIEITO CONDIVISO ← = - In natura è molto comune incontrare sostanze in cui gli atomi formano un numero di legami covalenti superiore al numero di elettroni spaiati posseduti e/o presentano geometrie incompatibili con le geometrie degli orbitali atomici. Ciò si spiega attraverso l’esistenza del processo di IBRIDAZIONE (o ibridizzazione): combinazione degli orbitali atomici esterni, a diversa energia, di un atomo, con formazione di un ugual numero di orbitali atomici isoenergetici detti ORBITALI IBRIDI (identici tra loro). Il C avendo solo 2 elettroni spaiati dovrebbe poter formare solo 2 legami covalenti. In realtà invece forma 4 legami covalenti, grazie alla formazione di 4 orbitali ibridi isoenergetici contenenti ciascuno un elettrone spaiato. Avviene un salto energetico di un elettrone nell’orbitale s che passa all’orbitale p. Esistono 3 tipi di ibridazione: sp3 - sp2 - sp 1 orbitale s + 3 orbitali p di uno stesso atomo si combinano tra loro formando 4 orbitali ibridi isoenergetici sp3 diretti verso i vertici di un TETRAEDRO regolare con angoli di circa 109,5° 2 orbitali p + 1 orbitale s di uno stesso atomo si combinano tra loro per formare 3 orbitali ibridi isoenergetici sp2 disposti a 120° gli uni dagli altri. 1 orbitale p + 1 orbitale s, si combinano per formare 2 orbitali ibridi isoenergetici sp disposti a 180°. IBRIDAZIONE e ORBITALI IBRIDI ⇔←- - - E- La spontaneità del processo di ibridazione deriva dal fatto che comporta un aumento della stabilità delle molecole ottenibili da atomi ibridati poiché rende possibile la formazione di un maggior numero di legami e una distribuzione ottimale nello spazio delle cariche. GLI ORBITALI IBRIDI SONO ORBITALI ATOMICI E NON MOLECOLARI. • BEH 2 Tutti Gli ELEMENTI DEL GRUPPO 11A . • BH } - HNO 3 BF } -Dell } • NH} 107,8 ° • H2O 104 , 5 ° / IT ⇒ 0 0 o-TTtYdia-mdmas.in gslarmente in ogni orbitale liberòTiin modo da avere più elettroni spaiati per formare più igvmi . La risonanza è dovuta al fatto che gli elettroni del legame π, anziché essere condivisi solo con un atomo, sono delocalizzati su tutta la molecola: formano un orbitale molecolare π delocalizzato, esteso a tutti e 3 gli atomi. Un esempio è la molecola del BENZENE, C6H6: formato da 6 atomi di C ibridati sp2, ciascun atomo di carbonio possiede quindi 3 orbitali sp2 e un orbitale p (formerà sopra e sotto il piano della molecola 2 nubi elettroniche in cui gli elettroni sono delocalizzati su tutta la molecola). La FORMA LIMITE del benzene è il CICLOESATRIENE (non esiste poiché avrebbe energia troppo alta) , un idrocarburo ciclico a 6 atomi di C contenente 3 doppi legame alternati a 3 legami semplici. Il BENZENE è l’ibrido di risonanza tra le 2 forme. IBRIDAZIONE e DELOCALIZZAZIONE ELETTRONICA concorrono ad aumentare la stabilità della molecola. RISONANZA O DELOCALIZZAZIONE ELETTRONICA dette FORME LIMITE 4- DI RISONANZA ftp.vmemesomere) - • ENERGIA DI RISONANZA-☐ la differenza di energiatra ÷÷ ùF . - -- Si può quantificare la polarità di un legame considerando il suo MOMENTO DIPOLARE NETTO μ. È una grandezza vettoriale la cui unità di misura è il DEBYE (D), con: -direzione: data dal legame -verso: dall’atomo MENO elettronegativo all’atomo PIU elettronegativo -intensità: ΔE degli atomi che partecipano al legame La polarità di una molecola dipende dalla polarità dei legami chimici e dalla geometria molecolare. 1)Le molecole che contengono solo legami covalenti APOLARI, sono sempre APOLARI. 2)Le molecole che contengono legami covalenti POLARI, possono essere polari o apolari, in base alla geometria della molecola. -una molecola formata da 2 atomi legati da un legame polare è sempre polare -una molecola formata da più atomi legati da legami polari è polare solo se i singoli dipoli non si annullano a vicenda. Occorre quindi applicare le regole della somma vettoriale per stabilire se la sommatoria dei momenti dipolari di tutti i legami della molecola risulta diversa da zero (molecola polare) oppure se è nulla (molecola apolare). -Se la molecola è lineare (NS=2), è apolare se l’atomo centrale è legato ad altri 2 atomi uguali (il dipolo si annulla). Negli altri casi è polare. -Se la molecola è trigonale (NS=3), è apolare se l’atomo centrale è legato ad altri 3 atomi uguali. Negli altri casi è polare. POLARITÀ DELLE MOLECOLE t - - - 00 - TECH È:# {ÈÈ - N - o i. È :O - •a≥ e- ÷ :&;!!:& ! - ⇔ -Se la molecola è tetraedrica (NS=4), è apolare se l’atomo centrale della molecola è legato ad altri 4 atomi uguali. Negli altri casi è polare. Si forma tra 2 atomi con elevata differenza di elettronegatività in seguito al trasferimento di uno o più elettroni di valenza dall’atomo meno elettronegativo a quello più elettronegativo, con formazione di 2 ioni di carica elettrica opposta. Si tratta di un’attrazione elettrostatica tra 2 ioni di carica opposta. Il legame acquista carattere metallico quando ΔE è superiore a 1,7-1,9. In genere il legame ionico si forma tra un METALLO (poco elettronegativo) e un NON METALLO (o un’altra specie poliatomica contenente un atomo più elettronegativo). Il legame ionico è ADIREZIONALE e la sua forza dipende essenzialmente dalla forza elettrostatica. HA * •jà . % ma è µ µè LEGAME IONICO E- . Il legame a idrogeno permette anche la SOLUBILITA dei composti in acqua. Le forze dipolo-dipolo sono forze di natura elettrostatica che si instaurano tra molecole POLARI. Queste molecole si comportano come DIPOLI PERMANENTI che si attraggono reciprocamente orientandosi con l’estremità negativa di un dipolo vicina all’estremità positiva di un dipolo vicino. Sono forze intermolecolari che si instaurano tra un dipolo permanente e un dipolo indotto. Le molecole polari attraverso i loro dipoli permanenti inducono la formazione di dipoli in molecole APOLARI. -0 15ÈÈ /o Forze di k es mIFORZEDIDEB.VE Sono forze molto deboli che si instaurano tra TUTTI I TIPI DI MOLECOLE, polari e apolari. Sono interazioni che si formano tra un dipolo temporaneo e i dipoli indotti circostanti. Per brevi istanti si accumulano elettroni soltanto da una parte della molecola, creando un DIPOLO ISTANTANEO che induce la formazione di un DIPOLO INDOTTO nella molecola adiacente. L’intensità della forza di London aumenta all’aumentare del peso molecolare, della superficie di contatto e del numero di elettroni presenti nella molecola. FORZE DI LONDON _ - -