Legame chimico

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.

Si ha un legame chimico quando una forza di natura elettrostatica tiene uniti più atomi in una molecola o in un cristallo (legami forti, o intramolecolari) o più molecole in una sostanza allo stato condensato (legami deboli, o intermolecolari).

Indice

1 Natura elettrostatica del legame chimico
2 Legami forti
3 Legami deboli (legami chimici secondari)
4 Voci correlate

[modifica] Natura elettrostatica del legame chimico

La natura del legame chimico si può spiegare facilmente osservando le forze coulombiane interagenti tra le molecole. Prendiamo ad esempio il catione H₂⁺: esso è costituito da due nuclei di H e da un elettrone. Indichiamo con H_a il primo nucleo di idrogeno e con H_b l'altro nucleo di idrogeno. A ciascuno dei due nuclei è associata una funzione d'onda elettronica, rispettivamente 1s_a e 1s_b, la cui combinazione lineare forma l'orbitale molecolare Ψ.

Ψ avrà valori bassi tra i due nuclei, mentre crescerà avvicinandosi ad essi e poi decrescerà allontanandosi nuovamente da essi. Quindi se si considera un elettrone, ovvero una carica negativa posta tra i due nuclei, esso sarà sottoposto a forze attrattive da parte dei due nuclei che saranno controbilanciate da quelle repulsive fino a quando non si sarà raggiunta la stabilità del sistema; quindi l'elettrone sarà caduto in una buca di potenziale dalla quale gli sarà difficile uscire. In tal modo si è formato un legame chimico.

[modifica] Legami forti

I legami forti sono generalmente classificati in tre classi, in ordine di polarità crescente:

[modifica] Legame covalente puro

Per approfondire, vedi la voce Legame covalente.

Il legame covalente è il legame che si instaura tra due atomi (uguali o aventi differenza di elettronegatività - scala di Pauling - compresa tra 0 e 0,3) che mettono in compartecipazione una coppia di elettroni in un orbitale esterno che abbraccia entrambi gli atomi;

Essendo la nube elettronica distribuita simmetricamente, il legame risulta non polarizzato.

[modifica] Legame covalente polare

Il legame covalente polare si instaura tra due atomi con elettronegatività compresa tra 0,40 e 1,89; in questo caso, gli elettroni coinvolti nel legame risulteranno maggiormente attratti dall'atomo più elettronegativo, il legame risulterà quindi polarizzato elettricamente, cioè ognuno degli atomi coinvolti nel legame presenterà una carica elettrica parziale.

Quando una molecola è tenuta coesa da soli legami covalenti puri o possiede una simmetria tale da annullare reciprocamente le polarità dei suoi legami covalenti polari, allora risulterà complessivamente apolare.

[modifica] Legame di coordinazione

Per approfondire, vedi la voce Legame di coordinazione.

È un tipo particolare di legame covalente detto, in passato, dativo in quanto i due elettroni coinvolti nel legame provengono da uno solo dei due atomi detto datore, mentre l'altro, che deve essere in grado di mettere a disposizione un orbitale esterno vuoto oppure di riorganizzare la sua configurazione elettronica per accogliere la coppia di elettroni, viene detto accettore. Il legame dativo può essere rappresentato con una freccia, dal donatore all'accettore, o più impropriamente, può essere indicato con un doppio trattino.

[modifica] Legami delocalizzati e legame metallico

Alcuni legami covalenti, detti delocalizzati, possono legare insieme tre o più atomi contemporaneamente, come nei borani e nei composti aromatici.

La forma più estrema di delocalizzazione del legame covalente si ha nel legame metallico. Secondo questo modello un metallo può essere rappresentato come un reticolo cristallino di ioni positivi tenuti uniti da una nube di elettroni condivisi estesa a tutto il reticolo; essendo tali elettroni non legati a nessun atomo particolare, risultano essere estremamente mobili; tale mobilità è responsabile della elevata conducibilità elettrica dei metalli.

[modifica] Legame ionico

Per approfondire, vedi la voce Legame ionico.

Il legame ionico è un legame tra ioni di segno opposto. Tali ioni si formano da atomi aventi differenza di elettronegatività superiore al limite convenzionale di 1,7: in queste condizioni, l'atomo più elettronegativo "ruba" un elettrone all'altro, il primo atomo diventa uno ione con carica negativa, il secondo uno ione con carica positiva.

Questo legame è di natura prettamente elettrostatica; l'arrangiamento degli atomi nello spazio non ha la direzionalità del legame covalente: il campo elettrico generato da ciascuno ione si diffonde simmetricamente nello spazio attorno ad esso.

[modifica] Legami deboli (legami chimici secondari)

I dipoli molecolari possono originare delle forze di attrazione intermolecolari.

I legami intermolecolari sono essenzialmente costituiti dalla reciproca attrazione tra dipoli statici - è il caso delle molecole polari - o tra dipoli ed ioni - è il caso, ad esempio, di un sale che si scioglie in acqua.

Nel caso dei gas nobili o di composti formati da molecole apolari la possibilità di liquefare viene spiegata tramite la formazione casuale di un dipolo temporaneo quando gli elettroni, nel loro orbitare, si trovino casualmente concentrati su un lato della molecola; tale dipolo induce nelle molecole vicine a sé uno squilibrio di carica elettrica (il cosiddetto dipolo indotto) che genera reciproca attrazione e provoca la condensazione del gas. Il legame viene quindi prodotto da queste particolari forze di attrazione dette forze di dispersione o di Wan der Waals.

Un caso particolare di legame intermolecolare, che può anche essere intramolecolare quando la geometria della molecola lo consente, è il legame idrogeno.
Un atomo di idrogeno legato ad un atomo di ossigeno (o di fluoro), a causa della sua polarizzazione positiva e delle sue ridotte dimensioni, attrae con un'intensità relativamente elevata gli atomi di ossigeno (e di fluoro e, in misura minore, di azoto) vicini.
Tale legame, benché debole, è responsabile della conformazione spaziale delle proteine e degli acidi nucleici, conformazione da cui dipende l'attività biologica dei composti stessi.

Come ordine di grandezza, l'entità delle varie forze di legame può essere indicato dalla seguente tabella: