chimica il legame chimico itis – a. bernocchi toscano - bottalo il legame chimico
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ChimicaIl legame chimico
ITIS – A. BernocchiToscano - Bottalo
IL LEGAME CHIMICO
ChimicaIl legame chimico
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Legami primari e secondari
Legami primari sono tra atomi per formare molecole, sono forti e richiedono molta energia
Il composto formato con legami primari ha proprietà del tutto diverse dagli elementi di partenza
Legami secondari si instaurano tra molecole, sono deboli e richiedono poca energia per essere rotti
Dopo la formazione i legami secondari le proprietà del composto di partenza restano inalterate.
(passaggi di stato)
2 Na + Cl2 2 NaCl
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Perché gli atomi si legano a formare molecole?
Gli atomi si legano per ottenere un vantaggio energetico, cioè due
atomi di idrogeno sono più stabili se si trovano legati tra loro a formare
una molecola di H2
Come l’idrogeno tutti gli atomi preferiscono legarsi tra loro per formare molecole piuttosto che restare in forma atomica neutra.
Ma proprio tutti?
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I GAS NOBILI
I gas nobili sfuggono a questa regola generale perché non formano legami con nessun’altro atomo, nemmeno con sé stessi!
Infatti l’elio si presenta come gas He e NON come He2
Cos’hanno di diverso i gas nobili?
s1 s2 p1 s2p6p2 p3 p4 p5
Questi elementi completano i
sottolivelli s e p. Evidentemente avere gli orbitali s e p pieni
di elettroni rende l’atomo
particolarmente stabile!
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Sulla base di questa considerazione il chimico Langmuir stabilì la regola empirica dell’ ottetto:
Un atomo è particolarmente stabile quando ha otto elettroni nel livello energetico più esterno
Come può il Fluoro (F) diventare stabile?
Come può l’Azoto (N) diventare stabile?
Come può il Sodio (Na) diventare stabile?
…2s22p5
7 elettroni
ne manca 1!
…2s22p3
5 elettroni
ne mancano 3!
…2s22p63s1
1 elettroni
Ne mancano 7 one ha 1 di troppo!
Prova tu!
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Gli elettroni mancanti vengono cercati negli altri atomi. Gli elettroni condivisi in un legame appartengono ad entrambi gli atomi!
L’ossigeno ha 6 elettroni
L’idrogeno ha 1 elettrone
L’idrogeno ha 1 elettrone
OHH ……
..
Se l’ossigeno mette due elettroni in condivisione e ogni idrogeno uno in totale l’ossigeno è come se avesse 8 elettroni e ogni idrogeno 2!
Non è chiaro? Allora guarda qui!
Legami primari
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Formule di Lewis
E’ un sistema per rappresentare atomi e molecole basato sulla regola dell’ottetto
Atomi: si rappresenta il simbolo chimico e gli si pongono intorno tanti elettroni (rappresentati da puntini) quanti quelli del suo livello più esterno.
Visto che gli elettroni amano stare lontani devono essere rappresentati uno per ogni lato della lettera, prima da soli e poi, se necessario, accoppiati.
Proviamo:
Fluoro Azoto Sodio
…2s22p5
7 elettroni
…2s22p3
5 elettroni
…2s22p63s1
1 elettroni
F N Na
Prova tu!
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Adesso formiamo le molecole
Partiamo dell’esplosivo NaCl
ClNa
…2s22p63s1 …3s23p5
1 elettrone 7 elettroni
Per indicare la coppia di elettroni condivisa unisco i due atomi con una stanghetta
ClNa
O O
ClCaCl
ClCl Cl
O
Cl
O
Cl Ca
Cl
Prova tu!
Legami primari
+ -
++- -
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elettronegatività
I legami che abbiamo formato non sono tutti uguali. Infatti se le molecole sono costituite da atomi diversi, i due atomi avranno una diversa tendenza ad attrarre verso di sé gli elettroni di legame, polarizzando i legame.
Chi governa questa tendenza: l’elettronegatività!
Fluoro è l’elemento più elettronegativo e il Cesio quello meno
elettronegativo (ad esclusione dei
gas nobili)
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In base all’elettronegatività degli atomi legati si possono distinguere tre tipi di legame con caratteristiche notevolmente diverse:
legame ionicolegame ionico:: nasce dalle forze elettrostatiche attrattive che si esercitano fra ioni di carica opposta in un solido ionico quale NaCl che è costituito da un reticolo di ioni Na+ e Cl-
legame covalentelegame covalente:: è basato sulla condivisione degli elettroni di valenza da parte di due atomi. La forza di attrazione fra i due atomi deriva dalla attrazione di entrambi i nuclei degli elettroni condivisi. Un esempio è la molecola di N2 in cui due atomi di N condividono i loro due elettroni.
legame covalente polarizzatolegame covalente polarizzato:: è come il legme covalente, ma gli atomi interessati dal legame hanno elettronegatività simile, ma diversa. In questo modo si forma una piccola separazione di carica dindicata con + e -. Un esempio è la molecola di CO2.
Legami primari
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legame ionicolegame ionico
legame covalentelegame covalente
legame coovalente polarizzatolegame coovalente polarizzato
Na + Cl
N + N
C + 2O
Na+ Cl-
N N
O C O
3 3 elettronegatività
0,9 3 elettronegatività
elettroni
3,5 2,5 elettronegatività3,5elettroni
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L’andamento dell’elettronegatività appena visto porta ad individuare il tipo di legame in funzione della posizione sulla tavola degli atomi coinvolti
Atomi uguali=
legame covalente puro
Non metallo – metallo=
legame ionico
Non metallo – non metallo=
legame covalente polare
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Esempio: riprendiamo le molecole formate in precedenza e definiamo il tipo di legame che le coinvolge
ClNa
Cl
OO
Cl
O O
ClCaCl
ClCl
+
+
+
+ +
Non metallo-Metallo:
legame IONICO
Non metallo-Metallo:
legame IONICO
Metallo-Non metallo:
legame IONICO
Stesso atomo:
legame COVALENTE
Stesso atomo:
legame COVALENTE
Prova tu!
Legami primari
ClNa+ -
ClCl Ca++ -
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Legami secondariLegami secondari
I dipoli molecolari possono originare delle forze di attrazione intermolecolari.
Quindi ogni volta che si presenta una differenza di carica tra gli atomi legati (legame IONICO e COVALENTE POLARE) le molecole formate saranno attratte tra loro dalla forza elettrostatica dei dipoli.Es: acqua, ammoniaca, sali, ecc.
Un tipo di legame dipolo-dipolo molto importante per la vita degli animali è legame a idrogeno, dove H ha una parziale carica positiva che attira O che porta una parziale carica negativa
Nel caso dei gas nobili o di composti formati da molecole apolari le deboli forze attrattive vengono spiegate con la formazione casuale di un dipolo temporaneo (il cosiddetto dipolo indotto) che genera reciproca attrazione e provoca la condensazione del gas. Questo legame è detto di Van der Waals.
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Legami secondariI legami secondari sono responsabili della struttura dei composti e di fenomeni come la dissoluzione
1. Esempio di legame a idrogeno: l’acqua
2. Esempio di legame a idrogeno: dissoluzione di un sale
Forza relativa
Legame ionico 1000
Legame idrogeno 10 - 100
Forza di Van Der Waals 1
Forza dei legami chimici secondari rispetto ad un legame ionico:
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TornaCalcola il numero di elettroni dell’ultimo livello
(livello di valenza) dei seguenti atomi:
Atomo N°elettroni Atomo N°elettroni
Na Br
P Cl
Se Sr
C Ge
B O
Li Ne
Ca N
Atomo N°elettroni Atomo N°elettroni
Na 1 Br 7
P 5 Cl 7
Se 6 Sr 2
C 4 Ge 4
B 3 O 6
Li 1 Ne 8
Ca 2 N 5
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Torna
Atomo Formula Lewis Atomo Formula Lewis
Sodio Na Berillio Be
fosforo P Cloro Cl
Selenio Se Stronzio Sr
Carbonio C Germanio Ge
Boro B Ossigeno O
Litio Li Neon Ne
Calcio Ca Azoto N
Scrivi la formula di Lewis dei seguenti atomi
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Torna Forma delle molecole con i seguenti atomi:
N, H
Cl, Cl
O, Na
K, Br
Ca, S
H, F
Se, Cl
O, O
K, N
P, O
C, Ne
S, Si
N, Ca
Mg, K
O, C
Ge, I
Cl Cl
HH N H
H F
Cl Se Cl
O O
O P O P O
non si può
S Si S
non si può
II Ge I
I
O C O
Na+ O2- Na+
K+ Br-
Ca2+ S2-
K+
K+ N3- K+
Ca2+ N3-Ca2+N3-Ca2+
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Torna Stabilisci il tipo di legame delle seguenti molecole
Cl Cl
HH N H
Na+ O2- Na+
K+ Br-
Ca2+ S2-
H F
Cl Se Cl
O O
K+
K+ N3- K+
O P O P O
S Si S
II Ge I
I
Ca2+ N3-Ca2+N3-Ca2+
O C O
Covalente polare
Covalente polare
Covalente polare
Covalente polare
Covalente polare
Covalente polare
Covalente polare
Covalente puro
Covalente puro
Ionico
Ionico
IonicoIonico
Ionico