Storie di diverse affinità Legame chimico Storie di diverse affinità

LEGAMI CHIMICI QUALI?

si forma uno ione positivo ed uno negativo che si attraggono LEGAME IONICO Si forma fra atomi con una forte differenza di elettronegatività (superiore a 1,89) + - si forma uno ione positivo ed uno negativo che si attraggono

Na ha un solo elettrone esterno; la sua elettronegatività è 0.93 = Atomo di sodio (Na) Cl ha sette elettroni esterni; la sua elettronegatività è 3.16 = Atomo di cloro (Cl) ∆En = 3.16 – 0.93 = 2.23 > 1.89 Quando un metallo e un non metallo si avvicinano gli elettroni del livello più esterno dell’atomo meno elettronegativo (metallo) passano all’atomo più elettronegativo (n-metallo)

si formano ioni positivi (cationi, M+) e ioni negativi (anioni, nonM-) che si attraggono elettrostaticamente. il legame che si forma ha una polarità elevata (grande separazione fra la carica positiva e negativa) Il legame ionico è presente nei Sali, composti contenenti contemporaneamente metalli e non-metalli

I due ioni, avendo cariche elettriche di segno opposto, si attirano e restano uniti. = Atomo di sodio (Na) = Atomo di cloro (Cl)

La formula NaCl fornisce solo informazioni sul rapporto tra ioni sodio e ioni cloro all’interno del solido cristallino. Non è quindi da intendersi come formula di una molecola

NaCl

NaCl • è duro (non si lascia penetrare) • è rigido (non si piega) • è un solido cristallino con temperatura di fusione alta • è fragile (si frattura senza deformarsi) forza esterna cariche dello stesso segno che si respingono il cristallo si rompe

ma la conducono quando sono fusi o sono sciolti in acqua. La maggior parte dei composti ionici non conducono l’elettricità nello stato solido, ma la conducono quando sono fusi o sono sciolti in acqua. NaCl (s) stato liquido T ≥ 801 °C NaCl (s) stato solido T = 20 °C NaCl (aq) sciolto in acqua

generalmente solubili in acqua e insolubili in solventi apolari; la solubilità è spiegabile grazie alla capacità dell’acqua di creare legami con gli ioni (gli ioni vengono solvatati, circondati da molecole di acqua e portati in soluzione

così forte che il vapore è costituito da coppie ioniche L’attrazione ionica è così forte che il vapore è costituito da coppie ioniche vapore liquido

Solidi ionici sono caratterizzati da legami forti, di tipo ionico. sono molto stabili e questo comporta temperature di fusione relativamente alte. hanno una struttura cristallina in cui, i nodi reticolari sono ccupati da ioni positivi e negativi, tra i quali si esercita la forza di attrazione Coulombiana Sono molto duri ma fragili a causa dell’esistenza di superfici preferenziali di sfaldamento

Solidi ionici non sono conduttori di corrente mentre allo stato fuso conducono molto bene conducono molto poco il calore. sono molto solubili in solventi polari come per esempio l’acqua

Legame Covalente Quando si incontrano due atomi ∆En < 1,9 nessuno dei due atomi è in grado di strappare elettroni all’altro, e quindi non riescono a formare un legame ionico;

I due atomi formano un altro tipo di legame in cui gli elettroni vengono messi in comune : il legame covalente

I due atomi hanno elettronegatività paragonabile: se si verificano le condizioni adatte, gli elettroni possano localizzarsi in mezzo ai due atomi e formare gli orbitali molecolari LEGAME COVALENTE-APOLARE

Formazione legame covalente H-H H separati, gli e- si appaiano formazione del legame

LEGAMI COVALENTI OMOPOLARI : coinvolgono atomi uguali

I due atomi hanno elettronegatività diversa, ma non troppo: gli elettroni si localizzano in mezzo ai due atomi, ma un po’ spostati verso quello più elettronegativo cvvvvvvvv LEGAME COVALENTE-POLARE

Legame Covalente Polare LEGAME NELLA MOLECOLA DI ACIDO CLORIDRICO(HCl) H ha 1 elettrone esterno e Cl 7 elettroni; con 1 legame entrambi raggiungono la configurazione elettronica stabile. Quando i due atomi si avvicinano, l’orbitale di H e l’orbitale di Cl si sovrappongono e i due elettroni vengono messi in comune. H Cl H Cl

Cl, essendo più elettronegativo di H, attira i due elettroni di legame più fortemente; Cl viene ad avere una parziale carica negativa, mentre H una parziale carica positiva

il momento dipolare viene evidenziato da un vettore con: Il legame quindi genera un dipolo elettrico, ovvero una entità che ha cariche di segno opposto separate da una certa distanza. Il dipolo elettrico si rappresenta con una grandezza vettoriale chiamata momento dipolare il momento dipolare viene evidenziato da un vettore con: Intensità: proporzionale alla ∆En Direzione: parallela al legame Verso: dall’atomo meno elettronegativo a quello più elettronegatativo La carica parziale è indicata con δ (delta) posto davanti al segno della carica. δ- δ+ Es: δ+ δ- δ- δ+

Legame Covalente di Coordinazione Il legame di coordinazione è un legame covalente in cui i due elettroni di legame provengono entrambi da uno solo dei due atomi. Per formare un legame dativo: Un atomo deve avere una coppia di elettroni di non legame (atomo donatore) Un atomo deve avere un orbitale vuoto (atomo accettore) l’atomo donatore deve avere raggiunto l’ottetto prima di fare un legame di coordinazione

Legame Covalente di Coordinazione HClO; HClO2; HClO3; HClO4 La molecola più semplice fra queste, l’acido ipocloroso (HClO), contiene due legami covalenti, uno tra l’atomo di cloro e quello di ossigeno, l’altro tra l’atomo di ossigeno e quello di idrogeno: Cl ha raggiunto l’ottetto ma ha ancora tre coppie di elettroni disponibili. (Anche l’ossigeno ne ha due, ma, essendo l’ossigeno un atomo fortemente elettronegativo tende ad avere il ruolo di accettore). Se dobbiamo legare un altro O, trasformando HClO in HClO2, una coppia di non legame di Cl va a formare il legame di coordinazione. O H Cl H Cl O Nello stesso modo si possono formare HClO3 (mettendo in gioco un’altra coppia) o HClO4 (quando tutte le tre coppie di non legame vengono condivise) O H Cl legame dativo

Sostanze metalliche Proprietà: Temperature di fusione e ebollizione generalmente elevate (solidi a T ambiente) Se solidi possiedono strutture cristalline Hanno una conducibilità elettrica e termica alta Sono duttili e malleabili Possiedono una caratteristica lucentezza (alto potere riflettente) Insolubili in acqua e in altri solventi

Sostanze metalliche Modello del legame metallico “Mare” di elettroni di valenza, molto mobili e delocalizzati Cationi disposti secondo un reticolo ordinato

Strutture cristalline metalliche Esagonale compatta Cubica a facce centrate Cubica a corpo centrato

Sostanze metalliche Proprietà Tfus elevate: dovute alla forza elevata del legame Cristalli: dovuti all’ordine con cui si dispongono gli ioni positivi Conducibilità elettrica alta: gli elettroni possono muoversi facilmente Sono duttili e malleabili

INTERAZIONI TRA MOLECOLE Sono attrazioni più deboli dei legami veri e propri, poiché si instaurano fra specie che già possiedono legami capaci di esistere in forma stabile. Sono importanti nel determinare le proprietà fisiche delle sostanze (stati di aggregazione, temperature di fusione, ebollizione,…).

e un atomo di N, O, F, di un’altra molecola detto accettore Molecole polari Il LEGAME A IDROGENO: attrazione che si esercita fra una atomo di idrogeno, legato covalentemente ad una atomo N, O, F (fortemente elettronegativi) detto donatore di una molecola e un atomo di N, O, F, di un’altra molecola detto accettore Legame a idrogeno Esempi: fra molecole d’acqua, fra molecole di ammoniaca, fra molecole di alcoli e nei legami intramolecolari di proteine, polisaccaridi o acidi nucleici. donatore accettore

Il caso dell’acqua Nella molecola d’acqua c’è un legame covalente polare. Dato che l'ossigeno ha una elettronegatività maggiore, il vertice della molecola ospita una parziale carica negativa, mentre le estremità recano una parziale carica elettrica positiva. La molecola dell'acqua forma un angolo di 104.5° con l'atomo di ossigeno al vertice e i due atomi di idrogeno alle due estremità.

LEGAME IDROGENO NELL’ ACQUA: A causa della presenza del legame idrogeno, l’acqua ha un punto di ebollizione maggiore rispetto a composti aventi lo stesso peso molecolare o poco maggiore .

Il legame ad idrogeno è alla base del codice genetico La struttura secondaria delle proteine viene definita sulla base del network di legami ad idrogeno

Legame dipolo - dipolo: si realizza nelle molecole polari e consiste nell’attrazione tra le parti caricate con segno opposto dei dipoli delle varie molecole, che si orientano opportunamente E’ un legame piuttosto debole Es: H – Cl ∙∙∙∙∙ H – Cl

Molecole apolari Le forze di dispersione ( forze di London)sono delle deboli interazioni che si generano nelle molecole apolari; non essendoci dei dipoli capaci di dare interazioni elettrostatiche permanenti si generano dei legami di breve durata fra molecole la cui nuvola elettronica diviene temporaneamente polarizzata Le sostanze con questo tipo di legame Sono sempre insolubili/immiscibili in acqua e solubili/miscibili in solventi apolari Sono generalmente aeriformi o liquidi a T ambiente Non conducono MAI corrente elettrica Nello stato solido sono fragili e sublimano facilmente (es. naftalene, iodio…)

FINE