Introduzione all'eccellenza: Legami chimici e interazioni intermolecolari, Schemi e mappe concettuali di Chimica

Scarica Introduzione all'eccellenza: Legami chimici e interazioni intermolecolari e più Schemi e mappe concettuali in PDF di Chimica solo su Docsity! Gli atomi isolati, tranne i gas nobili, modificano la loro configurazione elettronica esterna, formando legami chimici con altri atomi per aumentare la loro stabilità e diminuire la loro energia. I legami chimici sono forze attrattive che si stabiliscono tra gli elettroni del livello energetico esterno (elettroni di legame) e i nuclei di due o più atomi uguali o diversi. L’energia che si libera in seguito alla formazione di un legame chimico tra i due atomi si chiama energia di legame e corrisponde anche a quella che deve essere fornita per rompere il legame chimico tra gli stessi atomi Ogni atomo tenderà a raggiungere la configurazione elettronica esterna dell’ottetto (ns2np6) mediante la formazione di legami chimici. I legami chimici sono distinti in primari (o interatomici) e secondari (interazioni intermolecolari e interazioni ione-dipolo). La tendenza degli elementi a raggiungere la configurazione elettronica stabile è alla base della formazione dei legami chimici primari (ionico, covalente, metallico), che si formano mediante le seguenti modalità: 1. acquistando elettroni da un atomo o cedendo elettroni a un altro atomo. I due atomi interagenti si trasformano in ioni di carica opposta, tra cui si stabilisce una forza di attrazione elettrostatica detta legame ionico. Lo stabilirsi di un legame ionico porta alla formazione di un’unità formula Na+¿F−¿ ¿ ¿ 2. condividendo uno o più elettroni di legame con altrettanti di un altro atomo dello stesso tipo (legame covalente omopolare) o diverso (legame covalente eteropolare). Lo stabilirsi di legami covalenti porta alla formazione di una molecola. 3. condividendo elettroni di legame con cationi dello stesso tipo (legame metallico). Lo stabilirsi del legame metallico porta alla formazione di un elemento metallico. 1. Il legame ionico si realizza per il trasferimento di uno o più elettroni da un atomo a un altro atomo, con la formazione di un catione e di un anione, tra i quali si stabilisce una forza di attrazione elettrostatica. Il legame ionico si forma per il trasferimento di elettroni da atomi che hanno un’elevata tendenza a perdere elettroni e quindi bassa energia di ionizzazione ad atomi che hanno un’alta tendenza ad acquistare elettroni e quindi un’elevata affinità elettronica. Il legame ionico si forma quindi tra atomi che hanno un’elevata differenza di elettronegatività (simbolo∆ En) ovvero tra atomi, tra i quali esiste un valore di ∆ En> 1,7. Tra i due ioni di carica opposta si stabilisce una forza di attrazione elettrostatica che costituisce il legame ionico. La forza di un legame ionico è tanto maggiore quanto più elevata è la carica degli ioni e minore la loro distanza (ovvero quanto più piccoli sono i raggi ionici). legame ionico porta alla formazione di una unità formula. L’unità formula è una specie chimica elettricamente neutra costituita da ioni uniti da un legame ionico; indica il rapporto quantitativo esistente tra gli ioni di un composto ionico allo stato liquido o solido. Gli ioni poliatomici sono gruppi di due o più atomi legati tra di loro mediante legami covalenti e recanti una o più cariche elettriche positive o negative. 2. Il legame covalente si stabilisce prevalentemente tra atomi uguali o diversi di non metalli (atomi che hanno la stessa elettronegatività o tra cui esiste una piccola differenza di elettronegatività). Il legame si realizza mediante la condivisione di una o più coppie di elettroni (doppietti), in modo che i due atomi possano raggiungere la configurazione elettronica esterna stabile. Il legame covalente si forma per sovrapposizione parziale di un orbitale incompleto di un atomo con un orbitale incompleto di un altro atomo. Ne consegue la formazione di un orbitale di legame che contiene una coppia di elettroni con spin opposto che si muovono intorno ai nuclei dei due atomi. La forza di un legame covalente è tanto maggiore quanto più estesa è l’area di sovrapposizione tra i due orbitali. La formazione del legame covalente, inoltre, comporta un aumento della stabilità dell’atomo e una diminuzione dell’energia potenziale. Il legame covalente è distinto in omopolare (o puro), eteropolare (o polare) e dativo. Il legame covalente omopolare o puro si stabilisce tra due atomi dello stesso elemento non metallico e quindi con lo stesso valore di elettronegatività (∆ En= 0), oppure tra due atomi di non metalli diversi con una piccola differenza di elettronegatività (∆ En< 0,4). In seguito alla formazione di questo legame, gli elettroni di legame sono attratti con la stessa forza da entrambi i nuclei e di conseguenza condivisi esattamente tra i due atomi che non assumono alcuna carica elettrica. 1. Un legame covalente costituito da un orbitale di legame che avvolge omogeneamente la retta ideale che unisce i due nuclei si chiama sigma (simboloσ ). 2. Un legame covalente costituito da un orbitale di legame che si trova al di sopra e al di sotto della retta ideale che unisce i due nuclei si chiama pi-greco (simboloπ). Il legame covalente polare o eteropolare si stabilisce tra due atomi diversi di elementi non metallici e quindi con una piccola differenza di elettronegatività (0,4 < ∆ En< 1,7). In seguito alla formazione di questo legame, gli elettroni di legame sono attratti con maggiore forza dal nucleo dell’atomo più elettronegativo e di conseguenza su di esso si stabilisce una parziale carica negativa. 3. Il legame covalente eteropolare può anche formarsi per sovrapposizione parziale di un orbitale di un atomo contenente due elettroni con un orbitale vuoto di un altro atomo o di uno ione positivo monoatomico. Questo tipo di legame covalente eteropolare è definito legame dativo. Il legame covalente dativo consiste nella condivisione di un doppietto elettronico, ma è solo un atomo a fornire gli elettroni per la formazione del legame. L’atomo che fornisce entrambi gli elettroni (atomo donatore) ha già raggiunto l’ottetto e deve ovviamente avere un doppietto elettronico non impegnato in legami; l’atomo o lo ione positivo che usufruisce di due elettroni (atomo accettore) deve avere un orbitale vuoto.