© 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.L’elettronegativitàL’elettronegatività 6.Il legame covalente dativoIl legame covalente dativo 7.Il legame ionico e i composti ioniciIl legame ionico e i composti ionici 8.Gli ioni poliatomiciGli ioni poliatomici 9.Geometria delle molecole: la teoria VSEPRGeometria delle molecole: la teoria VSEPR 10.Le forze intermolecolariLe forze intermolecolari 7 Indice 1

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Le forze che tengono uniti gli atomi in una molecola sono dette legami chimici. 2 CAPITOLO 7. I LEGAMI CHIMICI 1 Sono gli elettroni del livello più esterno di un atomo che partecipano al legame (elettroni di valenza). Legami chimici

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 3 2 I simboli di Lewis Con il nome di simboli di Lewis s’intende il simbolo dell’elemento circondato in modo simmetrico dagli elettroni di valenza. CAPITOLO 7. I LEGAMI CHIMICI Il numero di elettroni di valenza di un atomo è uguale al numero del gruppo a cui l’elemento appartiene.

© 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 7. I LEGAMI CHIMICI In modo più pratico la coppia di elettroni di legame è rappresentata da un trattino che unisce i due atomi: H − H In presenza del legame covalente esistono forze di attrazione e di repulsione che si bilanciano. H  +  H  H H 

© 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 l’idrogeno. 5 3 Il legame covalente CAPITOLO 7. 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

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 6 3 Il legame covalente CAPITOLO 7. 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           

© 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 l’altro elemento una minore forza. Nella molecola CAPITOLO 7. I LEGAMI CHIMICI H − Cl δ+ δ− il cloro assume una lieve carica negativa (   ) mentre l’idrogeno una lieve carica positiva (  + ). Il legame in H  Cl è “covalente polare”.

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 8 5 L’elettronegatività L’elettronegatività (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 7. 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

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 9 6 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 dall’atomo che fornisce il doppietto elettronico. CAPITOLO 7. I LEGAMI CHIMICI O    H – O – N = O  MOLECOLA DELL’ACIDO NITRICO

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 10 6 Il legame covalente dativo Il legame covalente dativo che porta alla formazione di uno ione positivo prende il nome di legame di coordinazione. CAPITOLO 7. I LEGAMI CHIMICI ammoniaca H H  H – N + H + H H H – N H + ione ammonio

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 11 7 Il legame ionico e i composti ionici Si definisce legame ionico l’attrazione tra ioni aventi carica opposta. CAPITOLO 7. 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 un’attrazione 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 +

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 12 7 Il legame ionico e i composti ionici Tutte le sostanze ioniche allo stato solido non esistono come molecole individuali. CAPITOLO 7. 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. Un’altra proprietà dei composti ionici è quella di condurre l’elettricità 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 l’elettrodo negativo e gli ioni negativi verso l’elettrodo positivo. Il movimento degli ioni costituisce un passaggio di corrente elettrica che è rilevata dall’accensione della lampadina.

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 13 7 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 7. I LEGAMI CHIMICI Il solfato rameico in soluzione acquosa conduce la corrente elettrica.

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 14 7 Il legame ionico e i composti ionici Le sostanze che non conducono la corrente elettrica sono dette non elettroliti. CAPITOLO 7. I LEGAMI CHIMICI Il glucosio, un composto covalente, non conduce l’elettricità né allo stato solido né in soluzione acquosa.

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 15 8 Gli ioni poliatomici Due o più atomi legati tra loro con legami covalenti possono mostrare complessivamente carica positiva o negativa. CAPITOLO 7. I LEGAMI CHIMICI Questo gruppo di atomi costituisce uno ione poliatomico perché possiede carica elettrica. O O – C – O  − − 2− IONE CARBONATO CO 3 − −

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 16 9 Geometria delle molecole: la teoria VSEPR Modello della molecola del metano. Geometria tetraedrica del metano. CAPITOLO 7. I LEGAMI CHIMICI La teoria VSEPR si basa sull’idea che: La molecola del metano risulta tridimensionale, e i legami si trovano alla massima distanza quando formano angoli 109,5°, cioè sono disposti secondo un tetraedro. nella struttura di una molecola, gli elettroni di legame e le coppie di elettroni liberi si dispongono, per repulsione, attorno all’atomo centrale alla massima distanza possibile tra loro.  tetraedrica (angolo di 109,5°)

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 17 Le forze intermolecolari Le forze intermolecolari sono le forze di attrazione che si verificano tra le molecole. Le forze intermolecolari possono essere distinte in: CAPITOLO 7. I LEGAMI CHIMICI  Forze dipòlo-dipòlo Le molecole polari di HCl liquido si dispongono in modo che le estremità positive siano attratte da quelle negative. Queste forze sono tanto più elevate quanto maggiore è la polarità delle molecole. 10

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 18 Le forze intermolecolari CAPITOLO 7. I LEGAMI CHIMICI  Forze di London Sono dette forze di London le deboli forze di attrazione intermolecolari che si creano tra dipòli temporanei molto vicini tra loro. due atomi o molecole non polari dipòlo temporaneo 10

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 19 Le forze intermolecolari CAPITOLO 7. I LEGAMI CHIMICI Il grafico mostra che la temperatura di ebollizione dei composti idrogenati (idruri) degli elementi dei gruppi 4A, 5A, 6A, e 7A si abbassa con il diminuire della massa molecolare. Tre composti, acqua, ammoniaca e fluoruro di idrogeno, si discostano in maniera notevole da questo comportamento perché presentano legami a idrogeno.  Legame a idrogeno Temperatura di ebollizione dei composti idrogenati (idruri) degli elementi dei gruppi 4A, 5A, 6A e 7A 10

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 20 Le forze intermolecolari CAPITOLO 7. I LEGAMI CHIMICI Il legame a idrogeno è l’attrazione tra un atomo di idrogeno, con una parziale carica negativa, e una coppia di elettroni di atomi piccoli e di elevata elettronegatività (F, O, N). Il legame a idrogeno risulta importante in campo biologico perché gioca un ruolo fondamentale nel determinare la struttura delle proteine.  H δ+ δ− – O H  H δ+ δ− – O H  H δ+ δ− – O H  H δ+ δ− – O H Il legame a idrogeno nell’acqua. L’idrogeno agisce da “ponte” tra due atomi di ossigeno; il legame a idrogeno è rappresentato con un tratteggio, quello covalente con una linea continua. 10