Si definisce legame chimico la forza attrattiva che si stabilisce tra due o più atomi, uguali o diversi, permettendo loro di unirsi formando molecole o aggregati cristallini.
Gli atomi isolati, ad eccezione dei gas nobili e dei metalli allo stato aeriforme e ad alta temperatura, secondo la Teoria elettronica della valenza, enunciata nel 1916, tendono spontaneamente ad aggregarsi tra loro mediante interazioni per raggiungere una configurazione elettronica più stabile ossia stabilizzarsi in uno stato energetico minimo.
La scoperta alla fine del secolo scorso dei gas nobili, elementi tanto stabili da rifiutare il legame con altri elementi ed anche con atomi uguali, fu alla base degli studi di G.N. Lewis che formulò ed enunciò una regola importantissima per comprendere la formazione dei legami chimici: Regola dell’ottetto.
La stabilità acquistata dagli atomi che si uniscono mediante un legame chimico è espressa dall’energia di legame, definita come l’energia necessaria per rompere un dato legame chimico, misurata in Kilocalorie/mole o Kilojoule/mole. Essa è in stretta relazione con le caratteristiche energetiche degli atomi coinvolti, definite dall’energia di ionizzazione e dall’affinità elettronica. La distanza media tra due nuclei atomici uniti da un legame chimico è detta distanza di legame.
Si definisce legame ionico la forza di attrazione elettrostatica
che si stabilisce tra due ioni di carica opposta.
Il legame covalente si realizza con la condivisione di una o più coppie (doppietti) di elettroni da parte di due atomi, che acquistano una configurazione elettronica esterna stabile (ottetto).
Il legame covalente puro od omopolare si stabilisce tra atomi dello stesso elemento.
Nell’ultimo esempio in figura si forma un doppio legame covalente poiché ogni atomo di ossigeno ha due elettroni spaiati da mettere in comune.
Il legame covalente polare si stabilisce tra atomi di elementi differenti tra cui esista una differenza di elettronegatività inferiore a 1,7. La coppia di elettroni sarà attratta dall’atomo più elettronegativo, che acquisterà una parziale carica negativa (δ-), bilanciata da una parziale carica positiva (δ+) sull’atomo meno elettronegativo. La molecola costituisce un dipolo elettrico.
Nel caso di molecole con più di due atomi, la presenza di legami polari non è sufficiente a stabilire se essa ha un momento dipolare, perché ciò dipende sia dai doppietti liberi eventualmente presenti sia dalla struttura geometrica della molecola. Ad es. nella molecola di H2O la polarità non è zero e la molecola è un dipolo.
Il legame covalente dativo si stabilisce quando la coppia di elettroni di legame proviene da uno solo dei due atomi (atomo donatore) e viene “ospitata” dall’altro atomo (atomo accettore).
Per esempio, nell’acido cloridico, HClO3, l’atomo di cloro (donatore) lega con legame dativo due atomi di ossigeno (accettori), il legame dativo si indica con una freccia →
Le proprietà dei metalli vengono interpretate in base a un modello, la cui struttura è caratterizzata da un insieme di ioni positivi immersi in un “mare di elettroni” (gli elettroni di valenza dei vari atomi) relativamente liberi di muoversi (cioè delocalizzati).
Il legame metallico è dovuto all’attrazione elettrostatica che si stabilisce tra gli elettroni di valenza “mobili” e gli ioni positivi.
Il legame a idrogeno o a ponte di idrogeno si stabilisce tra un atomo di idrogeno, legato covalentemente a un atomo di piccole dimensioni e molto elettronegativo (fluoro, ossigeno, azoto), e un altro atomo elettronegativo di una molecola vicina.
Il legame a idrogeno si manifesta in molecole fortemente polari come fluoruro di idrogeno HF, acqua H2O, ammoniaca, NH3.
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21. Equilibrio chimico in fase omogenea ed eterogenea
22. Acidi e Basi
23. Acidi e Basi forti e deboli
24. Ruolo dell'acqua come solvente e come reagente
25. Equilibrio chimico in soluzione acquosa
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