LEGAME CHIMICO

Il legame chimico è la forza che tiene uniti gli atomi nelle molecole.
Tutti gli atomi tendono ad avere 8 elettroni nel livello energetico più esterno (regola dell’ottetto). Questa è la configurazione dei gas nobili che è particolarmente stabile.
Notiamo subito però che, tra i gas nobili, c’è anche l’Elio che, avendo solo due elettroni, ha 2 elettroni nel suo livello più esterno e non 8 come gli altri gas nobili. Ma questo livello, essendo il primo, non può contenere più di 2 elettroni.
Per questo motivo, atomi come l’Idrogeno, che ha un solo elettrone, tenderanno ad avere 2 elettroni nell’ultimo livello e non 8.
Per quanto detto, è molto utile rappresentare gli atomi con le formule di Lewis che consistono nel circondare il simbolo dell’atomo con tanti puntini, quanti sono gli elettroni dell’ultimo livello:

Esistono essenzialmente due tipi di legame chimico: il legame ionico ed il legame covalente.
Tutti gli atomi hanno una certa tendenza ad attirare elettroni e si definisce Elettronegatività la forza con cui un atomo attira elettroni. Questa grandezza si misura in elettronvolt ed è riportata nelle Tavole Periodiche.
Quando la differenza di elettronegatività tra 2 atomi è piuttosto forte (di solito maggiore di 1,7 – 1,8), allora uno dei due atomi ha la forza di strappare l’elettrone all’altro e si crea un legame ionico. In caso contrario, si crea un legame covalente.
Per comprendere il legame ionico, partiamo da un semplice esempio: il legame tra Sodio (Na) e Cloro (Cl) nella molecola di NaCl (Cloruro di Sodio – Sale comune).
Il Cloro ha elettronegatività 3.0 ed il Sodio 0.9. La differenza tra questi 2 valori è 2.1, per cui il legame sarà ionico.
Il Sodio, che in tutto ha 11 elettroni, ha un solo elettrone nel suo livello più esterno, infatti la sua configurazione elettronica è 2 elettroni nel primo livello, 8 elettroni nel secondo ed un solo elettrone nel terzo ed ultimo livello (2,8,1).
Il Cloro ha invece 7 elettroni nell’ultimo livello (2,8,7).
L’atomo di Cloro prenderà un elettrone dall’atomo di sodio per completare il suo ottetto nell’ultimo livello. D’altra parte il Sodio lo cede per completare l’ottetto nel livello sottostante.
Ricordiamo che l’elettrone è una carica negativa, per cui il Cloro diventerà lo ione Cl-  ed il Sodio diventerà lo ione Na+.
Cariche positive e negative si attirano fortemente, per cui i due atomi resteranno legati formando NaCl:

Nella figura sottostante c’è invece l’esempio dell’atomo di Magnesio che, per formare l’ottetto, cede 2 elettroni a 2 diversi atomi di Cloro:
Ed in quest’altra figura è schematizzato il legame ionico tra Sodio ed Ossigeno:

Nel legame covalente, invece, l’atomo più elettronegativo non ha la forza di strappare l’elettrone all’altro atomo, per cui vegono messi in comune uno o più doppietti di elettroni tra i due atomi.
Si distinguono 2 tipi di legame covalente: legame covalente puro tra atomi uguali o, meglio, con la stessa elettronegatività, e legame covalente polare tra atomi diversi o, meglio, con diversa elettronegatività.
Vediamo ad esempio il legame covalente puro tra 2 atomi di Cloro:
L’atomo di Cloro di sinistra (figura sottostante) tenta di prendere un elettrone all’atomo di destra per completare l’ottetto e l’atomo di destra tenta di fare lo stesso. In definitiva i 2 atomi mettono in comune un doppietto di elettroni e restano legati insieme ed è come se entrambi avessero l’ottetto completo:
Qui sotto c’è invece il legame tra 2 atomi di Idrogeno per formare la molecola H2. Notiamo che l’Idrogeno tenta di assumere la configurazione elettronica del gas nobile Elio, cioè a formare un “duetto” nel primo livello, e non l’ottetto:


Possono essere messi in comune anche 2 o 3 doppietti di elettroni. Nella molecola di Ossigeno O2, vengono messi in comune 2 doppietti di elettroni:

Ogni doppietto di elettroni condiviso viene rappresentato con una stanghetta tra i due simboli atomici:
H-H ; O=O ; N≡N
Diamo infine un esempio di legame covalente polare, tra Idrogeno e Cloro, per formare una molecola di Acido Cloridrico (HCl).
L’atomo di Idrogeno tenta di prendere un elettrone dal Cloro per assumere la configurazione elettronica del gas nobile Elio (2 elettroni nel livello più esterno). L’atomo di Cloro tenta di prendere un elettrone dall’atomo di Idrogeno per formare l’ottetto. In definitiva restano legati insieme e la formula di struttura sarà H-Cl:
Il legame si chiama polare perchè il Cloro è un po’ più elettronegativo dell’Idrogeno, per cui gli elettroni della molecola (negativi) saranno più spostati verso il Cloro. La molecola sarà un dipolo, in quanto avrà una estremità negativa (Cl) ed una positiva (H). Un’altra molecola di HCl sarà debolmente attirata da questa, affacciando la sua parte positiva alla parte negativa della prima molecola. Questa debole forza intermolecolare viene chiamata legame dipolo-dipolo.
In particolare per la polarità della molecola dell’acqua (H-O-H) si veda questo articolo:

http://giuseppemerlino.wordpress.com/2012/04/10/lacqua/

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Ingegnere Chimico
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