Legami chimici
La configurazione elettronica del livello energetico più esterno s2p2 è detta ottetto ed è quella più stabile, a minore energia. Gli atomi creano legami per raggiungere questa configurazione.
L'energia di ionizzazione e l'energia necessaria ad allontanare a distanza infinita un elettrone è un atomo isolato, rendendolo ione positivo, catione. È un'energia positiva, che deve essere fornita all'atomo.
L'affinità elettronica e l'energia liberata da un atomo isolato quando esso acquista un elettrone diventando l'ione negativo, anione. Può avere valori positivi o negativi: negativi se il processo è spontaneo, positivi se richiede energia dall'esterno.
Il carattere metallico e legato all'energia di ionizzazione: minore essa è, maggiore è il carattere metallico.
L'elettronegatività descrive il comportamento di un atomo in una molecola attraverso la sua tendenza ad attrarre gli elettroni di legame.
Alla base della creazione di un legami ci sono azioni elettriche di attrazione, tra il nucleo l'atmosfera elettronica, e di repulsione tra i due nuclei e tra le due nubi elettroniche.
L'energia di ionizzazione e l'energia necessaria ad allontanare a distanza infinita un elettrone è un atomo isolato, rendendolo ione positivo, catione. È un'energia positiva, che deve essere fornita all'atomo.
L'affinità elettronica e l'energia liberata da un atomo isolato quando esso acquista un elettrone diventando l'ione negativo, anione. Può avere valori positivi o negativi: negativi se il processo è spontaneo, positivi se richiede energia dall'esterno.
Il carattere metallico e legato all'energia di ionizzazione: minore essa è, maggiore è il carattere metallico.
L'elettronegatività descrive il comportamento di un atomo in una molecola attraverso la sua tendenza ad attrarre gli elettroni di legame.
Alla base della creazione di un legami ci sono azioni elettriche di attrazione, tra il nucleo l'atmosfera elettronica, e di repulsione tra i due nuclei e tra le due nubi elettroniche.
1- Legami atomici
- sono tutti legami in cui vengono messi in comune di elettroni che arrivano dalla ridistribuzione degli elettroni presenti negli orbitali più esterni di entrambi gli atomi.
- Comportano la creazione di un orbitale molecolare che in comune ai due atomi e li tiene uniti.
- Se si legano due atomi uguali sia legame omeopolare quando due elettroni dispari danno luogo ad un legame, accoppiandosi a spin opposto, i loro orbitali si ricoprono. La forza del legame dipende dal grado di copertura: il legame σ, legame semplice, è molto forte perché la ricopertura avviene lungo la congiungente dei nuclei; il legame π è invece più debole
- Se si legano due atomi diversi sia legame covalente. La diversità degli atomi fa sì che i due nuclei esercitino diversa attrazione sugli elettroni di legame. La carica negativa si addensa vicino all'atomo più elettrone negativo, dando origine ad un di Polo.
- Un legame dativo invece si creasse uno dei due atomi, datore, mette in comune un suo orbitale completo, due elettroni, con un altro atomo, cacciatore, che deve avere la possibilità di accogliere questa coppia di elettroni (LONE PAIR): deve cioè essere più eletto negativo del datore e disporre di un orbitale vuoto di adatta energia.
- L'ibridazione è una trattazione matematica mediante la quale più orbitali di uno stesso atomo vengono mescolati (con combinazioni lineari delle ψ) e poi ridivisi, con una equiparazione dell'energia totale che rende i due nuovi orbitali libri di energeticamente e equivalenti. Esistono diversi tipi di ibridazione:
- ibridazione SP: ibridazione di un orbitale S ed un orbitale P;
- ibridazione SP2: ibridazione di un orbitale S e due orbitali P;
- ibridazione SP3: ibridazione di un orbitale S e tre orbitali P.
- Nei legami atomici il legame stesso è rappresentato dalla creazione dell'orbitale del legame in cui si muovono i due elettroni legame. La neutralità è conseguenza del fatto che i due elettroni hanno stessa probabilità di trovarsi vicino a entrambi i nuclei. C'è però anche possibilità (soprattutto se non è un legame omeopolare) che essi si trovino entrambi sullo stesso nucleo. Ogni molecola quindi può essere descritta bene solo attraverso un ibrido di risonanza e tenga conto della funzione d'onda dell'orbitale informa covalente e di quella dell'orbitale in forma ionica:
ψ = aψcov + bψion
(ibrido di risonanza)
(ibrido di risonanza)
2- Legami elettrostatici
- Nell'ibrido di risonanza, al crescere della differenza di elettronegatività corrisponde un aumento del coefficiente b e una diminuzione di a. Al limite ψ risulta quasi solo definita da ψion: legame ionico. Un legame di questo tipo si verifica perlopiù tra atomi molto metallici spazio (cedono facilmente elettroni) ed atomi molto non metallici (acquistano facilmente elettroni). Il valore dell'energia di limitazione è sempre maggiore del modulo dell'affinità elettronica. Quest'ostacolo al passaggio di elettroni è superato grazie al contributo energetico dell'energia reticolare liberata quando anioni e cationi sono avvicinati. Il legame ionico non consente creazioni di molecole singole ma solo di aggregati cristallini (reticoli cristallini).
- Alla base dei legami di polari sta il fatto che ogni carica elettrica genera un campo, nel quale si orientano eventuali dipoli presenti e induce cariche opposte sia in dipoli in molecole neutre. Sono legami molto deboli e a corto raggio.
- Il legame idrogeno è tipico di molecole unghioni contenenti atomi di H legato a atomi molto elettronegativi. In questo caso H diventa tanto positivo da riuscir allegare un altro atomo molto elettronegativo, della stessa o di un'altra molecola, a patto che abbia un LONE PAIR.
3- Legame metallico
- Bassa energia di ionizzazione e affinità elettronica rendono difficile per gli atomi metallici creare legami atomici. Essi tendono a presentarsi in strutture compatte in cui ogni atomo negli altri 8 oppure 12.
- Gli atomi del reticolo conservano intatta la loro struttura interna e mettono a comune tutti gli elettroni del livello energetico esterno, distribuendoli su orbitali estesi a tutto il cristallo.