Legame chimico
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Si ha un legame chimico quando una forza di natura elettrostatica tiene uniti più atomi in una molecola o in un cristallo (legami forti, o intramolecolari) o più molecole in una sostanza allo stato condensato (legami deboli, o intermolecolari).
Indice |
[modifica] Natura elettrostatica del legame chimico
La natura de legame chimico si può spiegare facilmente osservando le forze coulombiane interagenti tra le molecole. Prendiamo ad esempio il catione H2+ : esso è costituito da due nuclei di H e da un elettrone. Chiamiamo con Ha il primo nucleo di idrogeno e con Hb l’altro nucleo di idrogeno. Notiamo che ciascuno dei due porta un’onda, rispettivamente 1sa e 1sb . Essi formano l’orbitale molecolare Ψ. L’ Ψ avrà valori bassi tra i due nuclei, mentre crescerà avvicinandosi ad essi e poi si decrescerà allontanandosi da essi. Quindi se si considera un elettrone, ovvero una carica negativa tra i due nuclei, esso sarà sottoposto a forze attrattive da parte dei due nuclei che poi saranno bilanciate da quelle repulsive fino a quando non si sarà raggiunta la stabilità e quindi quando l’elettrone sarà caduto in una buca di potenziale dalla quale gli sarà difficile uscire. Si è formato quindi il legame chimico.
[modifica] Legami forti
I legami forti sono generalmente classificati in tre classi, in ordine di polarità crescente:
[modifica] Legame covalente puro
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Per approfondire, vedi la voce Legame covalente. |
Il legame covalente è il legame che si instaura tra due atomi (uguali o aventi differenza di elettronegatività - scala di Pauling - compresa tra 0 e 0,4) che mettono in compartecipazione una coppia di elettroni in un orbitale che abbraccia entrambi gli atomi;
Essendo la nube elettronica distribuita simmetricamente, il legame risulta non polarizzato.
[modifica] Legame covalente polare
Simile al precedente, è però un legame tra atomi aventi differenza di elettronegatività compresa tra 0,41 e 1,89; in questo caso, gli elettroni coinvolti nel legame risulteranno maggiormente attratti dall'atomo più elettronegativo, il legame risulterà quindi polarizzato elettricamente, cioè ognuno degli atomi coinvolti nel legame presenterà una carica elettrica parziale.
Quando una molecola è tenuta coesa da soli legami covalenti puri o possiede una simmetria tale da annullare reciprocamente le polarità dei suoi legami covalenti polari, allora risulterà complessivamente apolare;
[modifica] Legame covalente dativo
È un tipo particolare di legame covalente, detto dativo in quanto i due elettroni coinvolti nel legame provengono da uno solo dei due atomi (donatore), mentre l'altro fornisce un orbitale vuoto in cui allocarli (accettore)
[modifica] Legami delocalizzati e legame metallico
Alcuni legami covalenti, detti delocalizzati, possono legare insieme tre o più atomi contemporaneamente, come nei borani e nei composti aromatici.
La forma più estrema di delocalizzazione del legame covalente si ha nel legame metallico. Secondo questo modello un metallo può essere rappresentato come un reticolo cristallino di ioni positivi tenuti uniti da una nube di elettroni condivisi estesa a tutto il reticolo; essendo tali elettroni non legati a nessun atomo particolare, risultano essere estremamente mobili; tale mobilità è responsabile della elevata conducibilità elettrica dei metalli.
[modifica] Legame ionico
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Per approfondire, vedi la voce Legame ionico. |
Il legame ionico è un legame che avviene tra due (o più) atomi aventi differenza di elettronegatività superiore al limite convenzionale di 1,9. In queste condizioni, l'atomo più elettronegativo "ruba" un elettrone all'altro, il primo atomo diventa uno ione con carica negativa, il secondo uno ione con carica positiva.
Questo legame è di natura prettamente elettrostatica; l'arrangiamento degli atomi nello spazio non risente più della direzionalità del legame chimico; il campo elettrico generato da ciascuno ione si diffonde simmetricamente nello spazio attorno ad esso.
[modifica] Legami deboli (legami chimici secondari)
I dipoli molecolari possono originare delle forze di attrazione intermolecolari.
I legami intermolecolari sono essenzialmente costituiti dalla reciproca attrazione tra dipoli statici - è il caso delle molecole polari - o tra dipoli ed ioni - è il caso, ad esempio, di un sale che si scioglie in acqua.
Nel caso dei gas nobili o di composti formati da molecole apolari la possibilità di liquefare viene spiegata tramite la formazione casuale di un dipolo temporaneo quando gli elettroni, nel loro orbitare, si trovino casualmente concentrati su un lato della molecola; tale dipolo induce nelle molecole vicine a sé uno squilibrio di carica elettrica (il cosiddetto dipolo indotto) che genera reciproca attrazione e provoca la condensazione del gas. Il legame viene quindi prodotto da queste particolari forze di attrazione dette forze di dispersione o di London.
Un caso particolare di legame intermolecolare, che può anche essere intramolecolare quando la geometria della molecola lo consente, è il legame idrogeno.
Un atomo di idrogeno legato ad un atomo di ossigeno (o di fluoro), a causa della sua polarizzazione positiva e delle sue ridotte dimensioni, attrae con un'intensità relativamente elevata gli atomi di ossigeno (e di fluoro e, in misura minore, di azoto) vicini.
Tale legame, benché debole, è responsabile della conformazione spaziale delle proteine e degli acidi nucleici, conformazione da cui dipende l'attività biologica dei composti stessi.
Come ordine di grandezza, l'entità delle varie forze di legame può essere indicato dalla seguente tabella:
| Forza relativa | |
|---|---|
| Legame ionico | 1000 |
| Interazioni dipolari e Legame idrogeno | 10 - 100 |
| Forza di Van der Waals | 1 |
[modifica] Voci correlate
- Legame covalente
- Legame ionico
- Legame idrogeno
- Legame metallico
- Forza di Van der Waals
- Dipolo molecolare
- Elettronegatività
- Polarità delle molecole
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