STORIE DI DIVERSE AFFINITÀ

Legame chimico

LEGAMI CHIMICI

QUALI?

+ -

si forma uno ione positivo ed uno negativo che si

attraggono

Si forma fra atomi con una forte differenza di elettronegatività (superiore a 1,89)

LEGAME IONICO

= Atomo di sodio (Na)

= Atomo di cloro (Cl)

•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)

Na ha un solo elettrone esterno; la sua elettronegatività è 0.93

Cl ha sette elettroni esterni; la sua elettronegatività è 3.16

∆En = 3.16 – 0.93 = 2.23 > 1.89

•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

= Atomo di sodio (Na)

= Atomo di cloro (Cl)

I due ioni, avendo cariche elettriche di segno opposto, si attirano e restano uniti.

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

forza esternacariche dello stessosegno che si respingono

il cristallo si rompe

• 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)

NaCl

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 solidoT = 20 °C

NaCl (s)stato liquidoT ≥ 801 °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

L’attrazione ionica ècosì 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 CoulombianaSono 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 beneconducono molto poco il calore.

sono molto solubili in solventi polari come per esempio l’acqua

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;

Legame Covalente

• 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:

LEGAME COVALENTE-POLARE

gli elettroni si localizzano in mezzo ai due atomi, ma un

po’ spostati verso quello più elettronegativo

Legame Covalente Polare

H Cl

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

•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 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. H Cl Br H

δ- δ-

OHH δ- δ-

δ+δ+

δ+δ+Es:

• 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.

H Cl O O HCl

O HClOlegame dativo

Legame Covalente di Coordinazione

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)

Sostanze metalliche

Proprietà:Temperature di fusione e ebollizione

generalmente elevate (solidi a T ambiente)Se solidi possiedono strutture cristallineHanno una conducibilità elettrica e

termica altaSono duttili e malleabiliPossiedono una caratteristica lucentezza

(alto potere riflettente)Insolubili in acqua e in altri solventi

Sostanze metallicheModello del legame metallico“Mare” di elettroni di valenza, molto

mobili e delocalizzatiCationi 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 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,…).

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

donatore 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.

Molecole polari

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.

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 caricaelettrica positiva.

Il caso dell’acqua

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

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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