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© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas CAPITOLO 1.Legami chimiciLegami chimici 2.I simboli di LewisI simboli di Lewis 3.Il legame covalenteIl.

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1 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas CAPITOLO 1.Legami chimiciLegami chimici 2.I simboli di LewisI simboli di Lewis 3.Il legame covalenteIl legame covalente 4.Il legame covalente polareIl legame covalente polare 5.LelettronegativitàLelettronegatività 6.Caratteristiche del legame covalenteCaratteristiche del legame covalente 7.Il legame covalente dativoIl legame covalente dativo 8.Eccezioni alla regola dellottettoEccezioni alla regola dellottetto 9.Strutture di risonanzaStrutture di risonanza 10.Il legame ionico e i composti ioniciIl legame ionico e i composti ionici 11.Gli ioni poliatomiciGli ioni poliatomici 12.Il legame metallicoIl legame metallico 8 1 Indice

2 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Le forze che tengono uniti gli atomi in una molecola sono dette legami chimici. 2 CAPITOLO 8. I LEGAMI CHIMICI 1 Esistono tre classi di legami chimici: Legami chimici il legame covalente il legame ionico il legame metallico

3 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 3 2 I simboli di Lewis Con il nome di simboli di Lewis sintende il simbolo dellelemento circondato in modo simmetrico dagli elettroni di valenza. CAPITOLO 8. I LEGAMI CHIMICI Il numero di elettroni di valenza di un atomo è uguale al numero del gruppo a cui lelemento appartiene.

4 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Un legame covalente consiste di una coppia di elettroni messi in comune tra due atomi. 4 3 Il legame covalente CAPITOLO 8. I LEGAMI CHIMICI In modo più pratico la coppia di elettroni di legame è rappresentata da un trattino che unisce i due atomi: H In presenza del legame covalente esistono forze di attrazione e di repulsione che si bilanciano. H + H H H

5 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Ogni atomo, quando forma legami chimici con altri atomi, assume una configurazione ad otto elettroni nel livello di valenza. Fa eccezione lidrogeno. 5 3 Il legame covalente CAPITOLO 8. I LEGAMI CHIMICI I due elettroni di legame vengono contati sia per il primo che per il secondo atomo di fluoro, per cui ciascun atomo arriva a otto elettroni. MOLECOLA DI FLUORO

6 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 6 3 Il legame covalente CAPITOLO 8. I LEGAMI CHIMICI In alcune molecole, come C 2 H 4, O 2, N 2 per raggiungere la configurazione ad ottetto gli atomi devono condividere due o tre coppie di elettroni (legami multipli). Due atomi di azoto, ciascuno con cinque elettroni nel livello esterno, quando formano la molecola N 2, mettono in comune tre elettroni ciascuno; pertanto ogni atomo raggiunge la configurazione ad ottetto. Nella molecola N 2 si ha un triplo legame tra due atomi. N + N N N N Ξ N

7 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 7 4 Il legame covalente polare Un legame covalente è detto covalente polare quando il doppietto elettronico non è equamente condiviso: un elemento presenta una maggiore forza di attrazione per gli elettroni e laltro elemento una minore forza. Nella molecola CAPITOLO 8. I LEGAMI CHIMICI H Cl δ+ δ il cloro assume una lieve carica negativa ( ) mentre lidrogeno una lieve carica positiva ( + ). Il legame in H Cl è covalente polare.

8 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 8 5 Lelettronegatività Lelettronegatività (EN) è la misura della capacità di un atomo, in una molecola, di attrarre verso di sé gli elettroni condivisi di un legame covalente. Nella tavola periodica gli elementi più elettronegativi si trovano in alto a destra, e quelli meno elettronegativi in basso a sinistra. CAPITOLO 8. I LEGAMI CHIMICI Periodo Gruppo 1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A H 2,1 Li 1,0 Na 0,9 K 0,8 Rb 0,8 Cs 0,7 Be 1,5 Mg 1,2 Ca 1,0 Sr 1,0 Ba 0,9 B 2,0 Al 1,5 Ga 1,6 In 1,7 Tl 1,8 C 2,5 Si 1,8 Ge 1,8 Sn 1,8 Pb 1,8 N 3,0 P 2,1 As 2,0 Sb 1,9 Bi 1,9 O 3,5 S 2,5 Sc 2,4 Te 2,1 Po 2,0 F 4,0 Cl 3,0 Br 2,9 I 2,5 At 2,2 He - Ne - Ar - Kr - Xe - Rn - ELETTRONEGATIVITÀ degli elementi dei gruppi principali

9 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 9 6 Caratteristiche del legame covalente La lunghezza di legame e lenergia di legame sono i due parametri che caratterizzano i legami covalenti. La distanza tra i nuclei di due atomi legati con un legame covalente è chiamata lunghezza di legame. CAPITOLO 8. I LEGAMI CHIMICI LegameMolecola H – H Cl – Cl O = O N Ξ N O – H C – H C – C C = C C Ξ C N – H Lunghezza di legame (pm) H 2 Cl 2 O 2 N 2 H 2 O CH 4 C 2 H 6 C 2 H 4 C 2 H 2 NH 3 ESEMPI DI LUNGHEZZE MEDIE DI LEGAME Modello della molecola del butano C 4 H 10 Lunghezza di ogni legame C – C 154 pm.

10 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 10 6 Caratteristiche del legame covalente La quantità di energia necessaria per rompere un legame chimico tra due atomi di una molecola allo stato gassoso è chiamata energia di legame. Lenergia di legame si misura in kJ/mol. CAPITOLO 8. I LEGAMI CHIMICI LegameMolecola H – H Cl – Cl I – I H – Cl C – H C – C C = C C Ξ C O – H N Ξ N O = O N = O N – H Energia in kJ/mol H 2 Cl 2 I 2 HCl CH 4 C 2 H 6 C 2 H 4 C 2 H 2 H 2 O N 2 O 2 NO NH 3 ESEMPI DI ENERGIE DI LEGAME H H kJ/mol H + H

11 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 11 7 Il legame covalente dativo Quando in un legame covalente il doppietto elettronico condiviso è fornito da un solo atomo il legame è detto legame covalente dativo. Il legame covalente dativo è rappresentato con una freccia che parte dallatomo che fornisce il doppietto elettronico. CAPITOLO 8. I LEGAMI CHIMICI O H – O – N = O MOLECOLA DELLACIDO NITRICO

12 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 12 7 Il legame covalente dativo Il legame covalente dativo che porta alla formazione di uno ione positivo prende il nome di legame di coordinazione. CAPITOLO 8. I LEGAMI CHIMICI ammoniaca H H H – N + H + H H H – N H + ione ammonio

13 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 13 8 Eccezioni alla regola dellottetto Le formule di Lewis di alcuni composti hanno latomo centrale che sfugge alla regola dellottetto. CAPITOLO 8. I LEGAMI CHIMICI Visualizzazione grafica della struttura delle molecole di PCI 5 e di BCI 3, composti che sfuggono alla regola dellottetto.

14 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 14 9 Strutture di risonanza In alcuni casi la struttura di Lewis non descrive adeguatamente le proprietà di una molecola. CAPITOLO 8. I LEGAMI CHIMICI Ciò si verifica quando una molecola presenta un legame doppio e un legame semplice come in SO 2. S OO In effetti, in questa molecola i due tipi di legame presentano la stessa lunghezza, per cui si deve pensare che la struttura vera di SO 2 risulta dalla combinazione di due strutture di Lewis, chiamate strutture di risonanza. S OO S OO

15 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Il legame ionico e i composti ionici Si definisce legame ionico lattrazione tra ioni aventi carica opposta. CAPITOLO 8. I LEGAMI CHIMICI Adottando la simbologia di Lewis, nella reazione tra un atomo di sodio e un atomo di cloro si verifica il trasferimento di un elettrone dal sodio al cloro. Tra cariche di segno opposto si crea unattrazione elettrostatica, per cui gli ioni Na + e Cl si attraggono. Na + Cl [ Na + Cl ] Na + Cl Le coppie ioniche Na + Cl costituiscono il cloruro di sodio, un solido cristallino tridimensionale. Cl Na + Cl Na +

16 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Il legame ionico e i composti ionici Tutte le sostanze ioniche allo stato solido non esistono come molecole individuali. CAPITOLO 8. I LEGAMI CHIMICI In genere formano composti ionici i metalli dei gruppi 1A e 2A con gli alogeni o con i non metalli del gruppo 6A. I composti ionici sono sostanze solide cristalline che presentano elevate temperature di fusione per le notevoli forze di attrazione tra le cariche ioniche. Unaltra proprietà dei composti ionici è quella di condurre lelettricità quando si trovano allo stato fuso o in soluzione. Connettendo due elettrodi, immersi nella soluzione, con i poli di una batteria, gli ioni positivi si muovono verso lelettrodo negativo e gli ioni negativi verso lelettrodo positivo. Il movimento degli ioni costituisce un passaggio di corrente elettrica che è rilevata dallaccensione della lampadina.

17 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Il legame ionico e i composti ionici Le sostanze che, disciolte in acqua o allo stato fuso, conducono la corrente elettrica sono dette elettroliti. CAPITOLO 8. I LEGAMI CHIMICI Il solfato rameico in soluzione acquosa conduce la corrente elettrica.

18 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Il legame ionico e i composti ionici Le sostanze che non conducono la corrente elettrica sono dette non elettroliti. CAPITOLO 8. I LEGAMI CHIMICI Il glucosio, un composto covalente, non conduce lelettricità né allo stato solido né in soluzione acquosa.

19 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Gli ioni poliatomici Due o più atomi legati tra loro con legami covalenti possono mostrare complessivamente carica positiva o negativa. CAPITOLO 8. I LEGAMI CHIMICI Questo gruppo di atomi costituisce uno ione poliatomico perché possiede carica elettrica. O O – C – O 2 IONE CARBONATO CO 3

20 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Il legame metallico Viene definito legame metallico lattrazione tra gli ioni positivi del metallo e gli elettroni mobili che li circondano. CAPITOLO 8. I LEGAMI CHIMICI Questo modello dà una spiegazione delle proprietà caratteristiche dei metalli: la conducibilità elettrica, perché in presenza di un campo elettrico gli elettroni possono spostarsi verso il polo positivo del metallo; la malleabilità e la duttilità, che esprimono la capacità degli ioni di scorrere gli uni sugli altri sotto lazione di una forza.


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