Il legame chimico

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Legame chimico
STORIE DI DIVERSE AFFINITÀ
QUALI
?
LEGAME IONICO
Si forma fra atomi con una forte differenza
di
elettronegatività (superiore
a 1,89)
+
-
si forma uno ione positivo
ed uno negativo che si
attraggono
Na ha un solo elettrone esterno;
= Atomo di sodio (Na) la sua elettronegatività è 0.93
= Atomo di cloro (Cl)
∆En = 3.16 – 0.93 = 2.23 > 1.89
Cl ha sette elettroni esterni;
la sua elettronegatività è 3.16
•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)
•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
I due ioni, avendo cariche elettriche di segno opposto, si
attirano e restano uniti.
= Atomo di sodio (Na)
= Atomo di cloro (Cl)
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
• 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)
forza esterna
cariche dello stesso
segno che si
respingono
il cristallo si rompe
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 solido
T = 20 °C
NaCl (s)
stato liquido
T ≥ 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 è
così forte che il
vapore è costituito da
coppie ioniche
vapore
liquido
Solidi ionici
sono caratterizzati da
 sono molto stabili e
legami forti, di tipo
questo comporta
ionico.
temperature di
hanno una struttura
fusione relativamente
cristallina in cui, i nodi
alte.
reticolari sono ccupati
da ioni positivi e
negativi, tra i quali si
esercita la forza di
attrazione
Coulombiana
Sono
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 bene
conducono molto
poco il calore.
sono molto solubili
in solventi polari
come per esempio
l’acqua
Legame Covalente
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;
• 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:
gli elettroni si localizzano in
mezzo ai due atomi, ma un po’
spostati verso quello più
elettronegativo
LEGAME COVALENTE-POLARE
Legame Covalente Polare
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
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.
Es:
δ+
δ+
δ+
δ-
H
Cl
δ-
Br
δ+
H
H
δ- δ-
O
H
Legame Covalente di
Coordinazione
• 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; HClO ; HClO ; HClO
2
3
4
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:
H
Cl
O
Cl O H
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.
legame dativo
O
Cl O H
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 cristalline
 Hanno una conducibilità elettrica e termica alta
 Sono duttili e malleabili
 Possiedono una caratteristica lucentezza (alto potere
riflettente)
 Insolubili in acqua e in altri solventi
Sostanze metalliche
Modello del legame metallico
 “Mare” di elettroni di valenza, molto mobili e
delocalizzati
 Cationi 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
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:
Molecole polari
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 Legame a
idrogeno
donatore
Esempi: fra molecole d’acqua, fra
molecole di ammoniaca, fra
molecole di alcoli e nei legami
intramolecolari di proteine,
polisaccaridi o acidi nucleici.
accettore
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 carica
elettrica positiva.
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.
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
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
Es: H – Cl ∙∙∙∙∙ H – Cl
E’ un legame piuttosto debole
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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