I legami chimici

che cos’è un legame chimico?

Un legame chimico è la forza che tiene insieme due o più atomi, permettendo loro di formare molecole o composti. Si crea perché gli atomi cercano di raggiungere una configurazione elettronica stabile, di solito completando il loro ottetto esterno di elettroni.

quali sono i valori di elettronegatività nei differenti tipi di legami?

L’elettronegatività indica quanto un atomo attrae gli elettroni in un legame:

• ΔEN < 0,5 → covalente non polare (elettroni condivisi equamente)

• ΔEN 0,5–1,9 → covalente polare (elettroni attratti dall’atomo più elettronegativo)

• ΔEN > 1,9 → ionico (elettroni praticamente trasferiti, formazione di ioni)

che cos’è il legame ionico?

Un legame ionico è un tipo di legame chimico in cui due atomi si uniscono attratti dalle loro cariche opposte. Si instaura tra due ioni, uno positivo e uno negativo: un atomo cede elettroni e l’altro li acquista. Di solito si forma tra metallo e non metallo.

che cos’è il legame covalente?

Il legame covalente è un legame chimico in cui due atomi condividono elettroni per raggiungere stabilità.

• Covalente non polare: elettroni condivisi equamente

• Covalente polare: elettroni attratti verso l’atomo più elettronegativo

• Covalente dativo (o coordinato): entrambi gli elettroni condivisi provengono dallo stesso atomo

Si forma principalmente tra non metalli.

che cos’è un legame metallico?

Il legame metallico si forma tra atomi di metallo, i cui elettroni esterni si delocalizzano formando un “mare di elettroni” attorno ai cationi metallici.
Questa delocalizzazione spiega:

• Conducibilità elettrica e termica

• Malleabilità e duttilità

• Lucentezza dei metalli

perché il legame ionico, covalente e metallico sono considerati forti?

Tutti e tre i legami sono forti perché:

• Covalente → condivisione diretta di elettroni, molto stabile

• Ionico → attrazione elettrostatica tra ioni opposti

• Metallico → attrazione tra cationi metallici e elettroni delocalizzati, resistente ma deformabile

che cos’è il legame a H?

Il legame a idrogeno è un tipo di interazione debole tra molecole, non un vero legame chimico.

• Si forma quando un idrogeno legato a un atomo molto elettronegativo (O, N, F) viene attratto da un altro atomo elettronegativo vicino.

• Mantiene insieme molecole come H₂O e conferisce proprietà come alta temperatura di ebollizione e tensione superficiale.

In breve: è una forza di attrazione tra molecole che contengono idrogeno legato a O, N o F.

cosa sono le forze elettrostatiche?

Le forze elettrostatiche sono attrazioni o repulsioni tra particelle cariche (ioni o dipoli).

• Nei composti ionici mantengono insieme ioni positivi e negativi.

• Nei dipoli polari attraggono parziali cariche opposte tra molecole.

In breve: sono forze tra cariche elettriche, più deboli dei legami chimici ma importanti per struttura e proprietà delle sostanze.

cosa sono le forze di van Der Waals?

Le forze di Van der Waals sono interazioni deboli tra molecole neutre e si dividono in diversi tipi:

1. Dipolo-dipolo → attrazione tra molecole polari con dipoli permanenti.

2. Dipolo-dipolo indotto → una molecola polare induce un dipolo in una molecola non polare vicina.

3. Forze di London (o dispersione) → attrazioni temporanee tra tutte le molecole, anche non polari, dovute a fluttuazioni momentanee della densità elettronica.

In breve: tutte sono forze intermolecolari deboli, più deboli dei legami chimici veri, ma influenzano punti di fusione, ebollizione e solubilità.

perché i legami a H, le forze elettrostatiche e di van Der Waals sono considerati legami deboli?

I legami deboli o le forze intermolecolari (legame a idrogeno, forze elettrostatiche tra dipoli, Van der Waals) sono deboli rispetto ai legami chimici forti perché:

1. Non coinvolgono condivisione o trasferimento completo di elettroni tra atomi.

2. Sono attrazioni tra molecole, non all’interno di una molecola, quindi meno dirette e meno stabili.

3. Dipendono da cariche parziali o momentanee, che sono molto più piccole delle cariche complete negli ioni o dei legami covalenti.

In pratica, sono sufficienti per mantenere molecole vicine, ma si rompono facilmente con calore o agitazione meccanica, a differenza dei legami covalenti, ionici o metallici.

che cos’è la struttura di Lewis?

La struttura di Lewis è un modo di rappresentare una molecola mostrando:

• Gli atomi con i loro simboli chimici

• Gli elettroni di valenza come punti attorno ai simboli

• I legami covalenti come linee o coppie di punti condivisi

Serve a capire quanti elettroni ogni atomo condivide o possiede, rispettando la regola dell’ottetto (o duetto per l’idrogeno).

quali sono le regole per rappresentare la struttura di Lewis?

le regole principali per costruire una struttura di Lewis sono:

1. Contare gli elettroni di valenza di tutti gli atomi nella molecola.

2. Scegliere l’atomo centrale (di solito il meno elettronegativo, tranne l’idrogeno).

3. Collegare gli atomi con legami covalenti singoli (una coppia di elettroni condivisi).

4. Distribuire gli elettroni rimanenti come coppie solitarie sugli atomi esterni per completare l’ottetto.

5. Completare l’ottetto dell’atomo centrale se possibile, usando legami doppi o tripli se necessario.

6. Controllare la carica formale per trovare la disposizione più stabile.

che cos’è una carica formale?

La carica formale è un numero che indica la carica “ipotetica” di un atomo in una molecola, assumendo che gli elettroni di un legame covalente siano divisi equamente tra gli atomi legati.

perché esistono delle eccezioni alla regola dell’ottetto?

Le eccezioni alla regola dell’ottetto esistono perché non tutti gli atomi seguono perfettamente la regola dei 8 elettroni esterni. Le principali ragioni sono:

1. Molecole con numero dispari di elettroni → es. NO ha 11 elettroni totali, quindi un atomo non può completare l’ottetto.

2. Ottetto incompleto → atomi piccoli come H, Be o B non riescono a raggiungere 8 elettroni (es. BeCl₂, BF₃).

3. Ottetto espanso → atomi del 3° periodo o oltre (P, S, Cl) possono usare orbitali d vuoti per avere più di 8 elettroni (es. SF₆, PCl₅).

in cosa consistono i legami sigma e pi greco?

1. Legame σ (sigma)

   • Si forma quando due orbitali atomici si sovrappongono lungo l’asse che unisce i nuclei.

   • È forte e permette la libera rotazione attorno al legame.

   • Tipici orbitali coinvolti: s–s, s–p, p–p.

   • Ogni legame singolo è sempre σ.

2. Legame π (pi greco)

   • Si forma quando due orbitali p paralleli si sovrappongono sopra e sotto l’asse del legame.

   • È più debole del σ e blocca la rotazione attorno al legame.

   • Si trova in doppi e tripli legami, insieme a un σ:

     • Doppio legame = 1σ + 1π

     • Triplo legame = 1σ + 2π

che cosa spiega la teoria della risonanza di Pauling?

La teoria della risonanza spiega i casi in cui una singola struttura di Lewis non basta a descrivere correttamente una molecola.

• Alcune molecole hanno più modi equivalenti di distribuire i legami e le coppie di elettroni senza cambiare la disposizione degli atomi.

• Queste diverse strutture si chiamano strutture di risonanza.

• La molecola reale è una media (“ibrido di risonanza”) di tutte le strutture possibili, con i legami intermedi tra singolo e doppio.

come si rappresentano le molecole con struttura di risonanza?

Le molecole con struttura di risonanza si rappresentano mostrando tutte le possibili strutture di Lewis validecollegate da frecce a doppia punta (↔↔), indicando che la molecola reale è un ibrido tra di esse.

Regole principali:

1. Disegna tutte le disposizioni equivalenti degli elettroni senza cambiare la posizione degli atomi.

2. Usa frecce a doppia punta tra le strutture di risonanza (↔↔).

3. La molecola reale non “oscilla” tra le forme, ma è un ibrido stabilizzato.

4. Se possibile, evidenzia con tratti tratteggiati i legami intermedi (usato soprattutto per il benzene).

che cos’è la teoria VSEPR?

La teoria VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) serve a prevedere la forma geometrica delle molecolebasandosi sulla repulsione tra coppie di elettroni del guscio di valenza.

Principi base:

1. Le coppie di elettroni attorno all’atomo centrale si dispongono il più lontano possibile per minimizzare la repulsione.

2. Le coppie possono essere:

   • Leganti (coinvolte in legami)

   • Solitarie/lone pairs (non condivise)

3. La geometria dipende dal numero totale di coppie e dal numero di legami.

principali molecole della teoria VSEPR?

Lineare: CO₂, BeCl₂ – angolo 180°
Trigonale planare: BF₃ – angolo 120°
Angolare: SO₂ – angolo ~119°
Tetraedrica: CH₄, CCl₄ – angolo 109,5°
Piramidale: NH₃ – angolo ~107°
Angolare: H₂O – angolo ~104,5°
Bipiramidale trigonale: PCl₅ – angoli 90°/120°
Ottaedrica: SF₆ – angolo 90°

cosa dice la tierra degli orbitali molecolari?

La teoria degli orbitali molecolari (MO) dice che quando due atomi si avvicinano, i loro orbitali atomici si combinanoformando orbitali molecolari che appartengono all’intera molecola.

• Orbitali leganti (σ, π) → stabilizzano la molecola

• Orbitali antileganti (σ, π)** → destabilizzano la molecola

• Ordine di legame = (elettroni leganti – elettroni antileganti)/2 → indica forza e stabilità

cosa sono gli orbitali leganti e antileganti?

• Orbitali leganti (σ, π) → si formano dalla sovrapposizione costruttiva di orbitali atomici; abbassano l’energia della molecola e favoriscono la formazione del legame.

• Orbitali antileganti (σ, π)** → si formano dalla sovrapposizione distruttiva; aumentano l’energia della molecola e indeboliscono o ostacolano il legame.

cos’è l’ibridazione degli orbitali molecolari?

L’ibridazione degli orbitali molecolari è il processo in cui gli orbitali atomici di un atomo centrale si combinano per formare nuovi orbitali ibridi equivalenti, che spiegano la geometria della molecola.

Tipi principali di ibridazione e geometria associata:

1. sp → 2 orbitali ibridi, lineare, angolo 180° (es. BeCl₂)

2. sp² → 3 orbitali ibridi, trigonale planare, angolo 120° (es. BF₃)

3. sp³ → 4 orbitali ibridi, tetraedrica, angolo 109,5° (es. CH₄)

4. sp³d → 5 orbitali ibridi, bipiramidale trigonale, angoli 90°/120° (es. PCl₅)

5. sp³d² → 6 orbitali ibridi, ottaedrica, angolo 90° (es. SF₆)

cos’è la teoria del valence bond?

La teoria del legame di valenza (VB) dice che un legame covalente si forma quando due atomi mettono a contatto i loro orbitali con elettroni spaiati, in modo che gli elettroni possano essere condivisi.

• La sovrapposizione degli orbitali crea il legame.

• Se l’orbital si sovrappone lungo l’asse tra i nuclei → è un legame sigma (σ).

• Se l’orbital si sovrappone sopra e sotto l’asse → è un legame pi (π).

• Gli elettroni devono avere spin opposto.

• L’ibridazione (sp, sp², sp³…) serve a formare legami più forti e regolari, spiegando la geometria della molecola.