I legami chimici
In vista del test di ammissione alle facoltà scientifiche, è bene ripetere tutti gli argomenti basilari che ci saranno sicuramente utili.
Oggi infatti, trattiamo un argomento insidioso, che rappresenta una colonna portante della chimica: i legami chimici.
Innanzitutto chiariamo che con il termine legame chimico si indicano globalmente le interazioni tra atomi che portano alla formazione di molecole o anche alla formazione di cristalli ionici o di cristalli di tipo metallico.
Una prima classificazione la riscontriamo tra i legami chimici primari e i legami chimici secondari:
- i legami primari o interatomici sono quelli tra atomi all’interno della stessa molecola o di un reticolo cristallino;
- i legami secondari o intermolecolari sono quelli tra atomi di molecole differenti.
I primari sono i legami più forti, sono più difficili da rompere e più corti perché hanno forza maggiore. Esempi di legami chimici forti sono: il legame covalente e il legame ionico.
Invece, i secondari sono legami chimici deboli. Un esempio di legame secondario è il legame a idrogeno.
I legami chimici più importanti sono:
- legame covalente polare
- legame covalente dativo
- legame covalente puro
- legame a idrogeno
- legame metallico
- legame ionico
Legame ionico
Il legame ionico è il legame chimico che si instaura tra atomi che presentano una forte differenza di elettronegatività, di solito tra 1,7 e 2. L’energia di ionizzazione è bassa mentre l’affinità elettronica è elevata.
La carica si trasferisce da un elemento all’altro formando ioni positivi (cationi) e negativi (anioni), tenuti insieme da forze elettrostatiche.
Il risultato è un composto solido chiamato solido ionico, come tra un metallo e un non-metallo.
Due esempi di legami ionici sono il cloruro di sodio (NaCl), ossia uno ione di Na+ attratto da 6 ioni di Cl– in una struttura cristallina, e il cloruro di magnesio MgCl2
Legame covalente
Il legame covalente è il legame tra due atomi di non metalli. I due atomi possono essere uguali oppure avere una differenza di elettronegatività tra 0 e 1,7, quindi bassa o nulla.
Il legame covalente è rappresentato convenzionalmente da un trattino tra i due atomi.
Nel legame covalente una coppia di elettroni (detta coppia di legame) o più coppie di elettroni condivise tra i due atomi, si posizionano in un orbitale esterno che però coinvolge entrambi gli atomi.
Se le coppie di elettroni condivise sono due, si parla di doppio legame, se invece le coppie sono tre, si parla di triplo legame. Per conoscere il numero di legami, bisogna sapere qual è la valenza dell’atomo e capire di quanti elettroni ha bisogno per essere stabile.
Nello specifico, c’è da fare una ulteriore classificazione che riguarda il legame covalente, poiché distinguiamo:
- il legame covalente puro (o legame covalente omopolare) che si crea tra atomi di elementi differenti ma con elettronegatività molto simile e quindi differenza quasi nulla. Un esempio è il metano CH4, che ha il carbonio con elettronegatività pari a 2,4 e l’idrogeno pari a 2,1, quindi la differenza sarà di 0,3.
- il legame covalente polare che si verifica quando la differenza di elettronegatività tra i due atomi è compresa tra 0,4 e 1,7. Gli elettroni che prendono parte al legame sono attratti maggiormente dall’atomo più elettronegativo.
Il legame risulterà dunque polare poiché si va a formare una parziale differenza di carica elettrica con un polo negativo e un polo positivo. Se le parziali cariche non sono compensate dalla disposizione degli atomi nello spazio, la molecola risulterà polare, così come succede con la molecola dell’acqua. - il legame covalente dativo la coppia di elettroni in comune appartiene a un solo atomo, detto donatore. Il secondo atomo, chiamato accettore, condivide un orbitale vuoto per accogliere gli elettroni. Il legame covalente dativo viene convenzionalmente rappresentato con una freccia che va dall’atomo donatore a quello accettore e una volta formato, è indistinguibile da eventuali altri legami covalenti.
Legame metallico
Il legame metallico è il legame chimico caratterizzato dalla forma più estrema di delocalizzazione. Infatti, nel legame metallico gli ioni positivi formano un reticolo cristallino e sono tenuti insieme da una nube di elettroni, il cosiddetto modello a nube elettronica di Drude.
Questi elettroni non sono legati a un determinato atomo e sono mobili. Questa è la causa delle caratteristiche tipiche dei metalli:
- la conducibilità elettrica, la capacità di condurre energia elettrica
- la duttilità, ossia possono essere trasformati in sottili filamenti
- la malleabilità, per cui sono riducibili in lamine
Legame a idrogeno
Il legame a idrogeno è un legame debole intermolecolare. Si tratta di un caso particolare perché un atomo di idrogeno è legato in modo covalente a elementi di piccole dimensioni ma molto elettronegativi come l’ossigeno, il fluoro o l’azoto.
In breve, nel legame a idrogeno si realizza un’attrazione elettrostatica tra un atomo di idrogeno e una coppia di elettroni di un elemento negativo.
Questi elementi attraggono gli elettroni di valenza e acquisiscono una carica negativa parziale mentre l’idrogeno conserva una carica parzialmente positiva.
Sono esempi di legami a idrogeno l’ammoniaca NH3 e l’acqua H2O.
Convenzionalmente il legame a idrogeno si indica con una linea tratteggiata tra l’idrogeno di una molecola e il fluoro, l’ossigeno, l’azoto dell’altra molecola.
Per concludere l’argomento è fondamentale chiarire anche il concetto di energia di legame.
L’energia di legame rappresenta infatti l’energia che bisogna somministrare a una mole di molecole per suddividerle in singoli atomi. Quanto maggiore è l’energia per dissociare la molecola, tanto maggiore deve essere l’energia di legame che tiene uniti i due atomi.
