Chimica Il legame chimico ITIS – A. Bernocchi Toscano - Bottalo IL LEGAME CHIMICO.

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1 Chimica Il legame chimico ITIS – A. Bernocchi Toscano - Bottalo IL LEGAME CHIMICO

2 Chimica Il legame chimico ITIS – A. Bernocchi Toscano - Bottalo 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 + Cl 2 2 NaCl

3 Chimica ITIS – A. Bernocchi Toscano - Bottalo 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 H 2 Come l’idrogeno tutti gli atomi preferiscono legarsi tra loro per formare molecole piuttosto che restare in forma atomica neutra. Ma proprio tutti? Legami primari

4 Chimica ITIS – A. Bernocchi Toscano - Bottalo 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 He 2 Cos’hanno di diverso i gas nobili? s1s1 s2s2 p1p1 s2p6s2p6 p2p2 p3p3 p4p4 p5p5 Questi elementi completano i sottolivelli s e p. Evidentemente avere gli orbitali s e p pieni di elettroni rende l’atomo particolarmente stabile! Legami primari

5 Chimica ITIS – A. Bernocchi Toscano - Bottalo 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? …2s 2 2p 5 7 elettroni ne manca 1! …2s 2 2p 3 5 elettroni ne mancano 3! …2s 2 2p 6 3s 1 1 elettroni Ne mancano 7 o ne ha 1 di troppo! Prova tu! Legami primari

6 Chimica ITIS – A. Bernocchi Toscano - Bottalo 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 O HH …….. 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

7 Chimica ITIS – A. Bernocchi Toscano - Bottalo 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: FluoroAzotoSodio …2s 2 2p 5 7 elettroni …2s 2 2p 3 5 elettroni …2s 2 2p 6 3s 1 1 elettroni FNNa Prova tu! Legami primari

8 Chimica ITIS – A. Bernocchi Toscano - Bottalo Adesso formiamo le molecole Partiamo dell’esplosivo NaCl ClNa …2s 2 2p 6 3s 1 …3s 2 3p 5 1 elettrone7 elettroni Per indicare la coppia di elettroni condivisa unisco i due atomi con una stanghetta ClNa O O ClCa Cl O O Ca Cl Prova tu! Legami primari + - ++ - -

9 Chimica ITIS – A. Bernocchi Toscano - Bottalo 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) Legami primari

10 Chimica ITIS – A. Bernocchi Toscano - Bottalo In base all’elettronegatività degli atomi legati si possono distinguere tre tipi di legame con caratteristiche notevolmente diverse:  legame ionico:  legame 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 covalente:  legame 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 N 2 in cui due atomi di N condividono i loro due elettroni.  legame covalente polarizzato:  legame 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 CO 2. Legami primari

11 Chimica ITIS – A. Bernocchi Toscano - Bottalo legame ionico legame covalente legame coovalente polarizzato Na + Cl N + N C + 2O Na + Cl - N O C O  33 elettronegatività 0,93 elettronegatività elettroni 3,52,5 elettronegatività 3,5 elettroni Legami primari

12 Chimica ITIS – A. Bernocchi Toscano - Bottalo 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 Legami primari

13 Chimica ITIS – A. Bernocchi Toscano - Bottalo Esempio: riprendiamo le molecole formate in precedenza e definiamo il tipo di legame che le coinvolge ClNa Cl OO O O Ca Cl + + + ++ 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 + - Cl Ca ++ -

14 Chimica ITIS – A. Bernocchi Toscano - Bottalo Legami 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.

15 Chimica ITIS – A. Bernocchi Toscano - Bottalo Legami secondari I 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 ionico1000 Legame idrogeno10 - 100 Forza di Van Der Waals1 Forza dei legami chimici secondari rispetto ad un legame ionico:

16 Chimica Il legame chimico ITIS – A. Bernocchi Toscano - Bottalo Torna Calcola il numero di elettroni dell’ultimo livello (livello di valenza) dei seguenti atomi: AtomoN°elettroniAtomoN°elettroni NaBr PCl SeSr CGe BO LiNe CaN AtomoN°elettroniAtomoN°elettroni Na1Br7 P5Cl7 Se6Sr2 C4Ge4 B3O6 Li1Ne8 Ca2N5

17 Chimica Il legame chimico ITIS – A. Bernocchi Toscano - Bottalo Torna AtomoFormula LewisAtomoFormula Lewis SodioNaBerillioBe fosforoPCloroCl SelenioSeStronzioSr CarbonioCGermanio Ge BoroBOssigenoO LitioLiNeonNe CalcioCaAzotoN Scrivi la formula di Lewis dei seguenti atomi

18 Chimica Il legame chimico ITIS – A. Bernocchi Toscano - Bottalo 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 H H N H H F Cl Se Cl O O P O P O non si può S Si S non si può I I Ge I I O C O Na + O 2- Na + K + Br - Ca 2+ S 2- K + K + N 3- K + Ca 2+ N 3- Ca 2+ N 3- Ca 2+

19 Chimica Il legame chimico ITIS – A. Bernocchi Toscano - Bottalo Torna Stabilisci il tipo di legame delle seguenti molecole Cl H H N H Na + O 2- Na + K + Br - Ca 2+ S 2- H F Cl Se Cl O K + K + N 3- K + O P O P O S Si S I I Ge I I Ca 2+ N 3- Ca 2+ N 3- Ca 2+ O C O Covalente polare Covalente puro Ionico