Legame di valenza

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.

La teoria del legame di valenza (VBT, cioè "teoria VB", da Valence Bond) è una descrizione del legame chimico basata sulla meccanica quantistica che supera il modello VSEPR, consentendo di calcolare il valore numerico della lunghezza e degli angoli di legame. La teoria VB fu proposta alla fine degli anni venti da Walter Heitler, Fritz London, John Slater e Linus Pauling.

I legami sigma e pi greco[modifica | modifica wikitesto]

La teoria VB prevede un processo di “fusione” degli orbitali degli atomi che compongono una molecola. Fondamentalmente, i principi di base che regolano la sovrapposizione degli orbitali sono due:

  1. i legami si formano quando si appaiano gli elettroni degli orbitali dello strato di valenza;
  2. gli orbitali possono sovrapporsi frontalmente dando luogo a legami \sigma oppure lateralmente dando luogo a legami \pi.

Un legame semplice è di tipo sigma, un legame doppio è costituito da un sigma e un pi greco, un legame triplo da un sigma e due pi greco. La sovrapposizione laterale che genera un legame pi greco rende la molecola resistente alla torsione, genera un legame più debole dei legami sigma e fa sì che atomi di raggio grande (dal periodo 3 in poi) possano instaurare legami multipli solo raramente.

Esempi[modifica | modifica wikitesto]

Consideriamo la molecola più semplice, cioè quella di idrogeno gassoso H_{2}. Il legame che tiene uniti i due atomi H è il risultato della sovrapposizione dei loro orbitali 1s: quando gli atomi si avvicinano, la distribuzione elettronica intorno ai due atomi è un legame sigma (sovrapposizione frontale). I due elettroni degli atomi si appaiano, cioè presentano spin antiparalleli, e si può immaginare che essi si spandano nella regione determinata dalla fusione degli orbitali: la densità elettronica maggiore si osserva nello spazio internucleare, così che l'attrazione elettrostatica tra i nuclei e gli elettroni tenga unita la molecola.

La molecola di azoto N_{2} presenta invece un legame triplo, dato da una sovrapposizione sigma e due pi greco. Infatti lo strato di valenza dell'azoto prevede un elettrone in ciascuno dei tre orbitali 2p (2s^{2}2p_{x}^{1}2p_{y}^{1}2p_{z}^{1}), quindi in N_{2} ci sarà una sovrapposizione frontale di due orbitali 2p_{z} e due sovrapposizioni laterali di 2p_{x} e 2p_{y}.

Perfezionamento della teoria VB[modifica | modifica wikitesto]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Ibridazione degli orbitali.

Non sempre è possibile spiegare i legami chimici solo attraverso le regole sopra esposte. Un esempio classico è la molecola di metano, CH_{4}. L'atomo di carbonio C ha configurazione [He]2s^{2}2p_{x}^{1}2p_{y}^{1} e poiché i due elettroni in 2s sembrano già appaiati, il carbonio dovrebbe avere valenza 2 e quindi potrebbe dar luogo solo a 2 legami covalenti. In realtà il carbonio ha valenza 4, come dimostra l'esistenza del metano. Per perfezionare la teoria VB, quindi, occorre ammettere che gli orbitali nucleari possano combinarsi generando i cosiddetti orbitali ibridi. Ad esempio nell'atomo C i quattro orbitali 2s , 2p_{x} , 2p_{y} , 2p_{z} possono “interferire”, formando quattro orbitali ibridi isoenergetici e differenti solo per orientazione.

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]