Molecole e legami. Chimica generale

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Amerigo Marini
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1 Molecole e legami Chimica generale

2 Atomi e molecole È estremamente difficile trovare in natura una sostanza formata solamente da atomi semplici Solo i gas inerti dell ottavo gruppo sono presenti in natura come gas monoatomici Da sempre i chimici hanno avuto difficoltà a scoprire ed isolare gli elementi della tavola periodica In realtà è possibile trovare gli atomi degli elementi combinati tra loro in molecole o composti ionici. Le sostanze formate da singoli atomi isolati (non legati tra loro) sono rare in condizioni normali Perché in genere tutti gli atomi cercano di completare il loro guscio di valenza e lo fanno legandosi con altri atomi

3 Elementi e composti Sostanze elementari Formate da atomi dello stesso tipo O 2 ; N 2 ; Cl 2 ; P 4 ; S 8 ; Au; Cu; Na; Composti Sostanze formate da almeno 2 elementi diversi H 2 O; CO 2 ; NH 3 ; H 2 CO 3 ; NaCl; KMnO 4 ; Fe 2 O 3 ; CH 3 CH 2 OH;

4 Elettronegatività È un parametro empirico che permette di misurare la capacità di un elemento di attrarre su di sé gli elettroni di legame I metalli sono meno elettronegativi dei non-metalli

5 Stabilità I sistemi per raggiungere la stabilità sono vari ma prevedono due meccanismi: trasferimento di elettroni (legame ionico) condivisione di elettroni (legame covalente e legame metallico) Tutti prevedono il coinvolgimento degli elettroni di valenza, cioè gli elettroni del guscio più esterno.

6 Le molecole Le molecole sono combinazioni di almeno due atomi Uguali Diversi Sono legati tra loro da forze di interazione Queste forze di interazione sono chiamate legami chimici

7 I legami chimici Le unioni tra atomi in cui intervengono forze attrattive di natura elettrica tra elettroni di valenza di un atomo e nucleo dell altro La natura dei legami chimici è di tipo elettrostatico Gli atomi sono legati a causa di interazioni elettrostatiche Attrattive tra ioni di carica opposta Attrattive tra elettroni e nucleo di atomi diversi Repulsive tra elettroni di atomi diversi Repulsive tra nuclei di atomi diversi Gli elettroni coinvolti sono gli elettroni di valenza

9 Il legame ionico È la forza di attrazione che tiene uniti gli ioni di segno opposto Gli ioni di carica opposta si formano poiché ci sono elementi che hanno una fortissima tendenza a perdere elettroni ed altri ad acquistarne Avviene uno scambio Me + N-Me -

10 I metalli Abbiamo già visto che i metalli reagiscono con i non-metalli I metalli alcalini reagiscono, con grande violenza, con l acqua cedendo molto facilmente un elettrone Basta perdere l unico elettrone di valenza per conseguire uno strato di valenza completo Hanno bassa energia di prima ionizzazione Na

11 isoelettronico con il neon + Na Na Na + EI Na + + 1e - Li Li + EI Li + + 1e - isoelettronico con l elio + Li

12 I non-metalli F - Molti non-metalli hanno la tendenza a acquistare uno o più elettroni Hanno un affinità elettronica elevata Così facendo si caricano negativamente La famiglia degli alogeni mostra questa tendenza in modo spiccato Possono acquistare un elettrone per completare il loro strato di valenza L atomo si carica negativamente

13 isoelettronico con l argo Cl + 1e - Cl - + AE Cl Cl -

14 Formare il legame ionico Se due elementi con una forte differenza di elettronegatività sono posti a contatto avverranno due cose: Ci sarà uno scambio di elettroni e formazione di cationi (+) e anioni (-) Cationi e anioni si organizzano per formare una sostanza ionica Le sostanze ioniche sono: Formate da una sequenza regolare e ordinata di cationi e anioni nello spazio La forza che mantiene l insieme stabile è indicata come legame ionico

I composti ionici NaCl rapporto 1:1 + + + - + - + + + - + + - + - + + Sono solidi cristallini Sono costituiti da un reticolo tridimensionale e ordinato di cationi e anioni che si

15 I composti ionici NaCl rapporto 1: Sono solidi cristallini Sono costituiti da un reticolo tridimensionale e ordinato di cationi e anioni che si dispongono in modo da annullare le cariche opposte (il composto è neutro) La formula di un sale non indica una molecola ma solo il rapporto numerico delle specie chimiche nel cristallo

16 Il legame covalente Si realizza quando due atomi condividono una o più coppie di elettroni Le coppie elettroniche sono chiamate doppietti di legame In un doppietto di legame ciascun atomo fornisce un elettrone Si raggiunge l ottetto anche così H H H H H H

17 Le molecole Le molecole sono combinazioni di almeno due atomi Uguali Diversi Sono legati tra loro da forze di interazione Queste forze di interazione sono chiamate legami covalenti H O H

18 Definizione F.. F Legame covalente È la forza di attrazione tra due atomi dovuta a una coppia di elettroni condivisa Caratteristiche importanti Ciascun atomo mette in compartecipazione un singoletto Per formare 1 legame ci vogliono 2 elettroni È un legame molto forte È un legame fortemente direzionale Può essere rappresentato con un trattino

19 Legami multipli Quando c è più di un singoletto su un atomo questo può formare più di un legame covalente Se tutti e due gli atomi hanno più di un singoletto si possono formare legami multipli (doppi o tripli) O : : O N N O : :C : : O

20 Sostanze molecolari Sono formate da molecole relativamente piccole, pochi atomi, legati tra loro solo da legami covalenti Possono essere solide, liquide o aeriformi Esempi tipici sono: lo iodio (I 2 ), l acqua (H 2 O), il metano (CH 4 ), lo zolfo (S 8 ), il cloro (Cl 2 ) Non sono molto dure e si sfaldano facilmente (quando sono solide) Hanno punti di fusione e di ebollizione bassi; tutte le sostanze gassose sono delle sostanze molecolari

21 Sostanze macromolecolari Sono formate da aggregazioni di moltissimi atomi legati tra loro da legami covalenti Esempi tipici sono: proteine, DNA, amidi, materie plastiche

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