Legame Chimico. Legame Chimico

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1 Legame Chimico Fra due atomi o gruppi di atomi esiste un legame chimico se le forze agenti tra essi danno luogo alla formazione di un aggregato di atomi sufficientemente stabile da consentire di svelarne l esistenza. La tendenza di due o più atomi a legarsi spontaneamente tra loro, esprime la tendenza di ogni sistema a diminuire il proprio contenuto di energia. 1 Legame Chimico Le teorie proposte per la trattazione del legame chimico si prefiggono i seguenti scopi: 1. Prevedere la formazione di un legame tra due elementi 2. Predire la lunghezza del legame instauratosi 3. Predire l energia di legame 4. Predire la geometria del legame 2 1

2 Legame Chimico A+B fi AB + energia LEGAMI ATOMICI Gli elettroni esterni degli atomi A e B hanno contenuti di energia poco diversi LEGAMI ELETTROSTATICI Uno o più elettroni esterni dell atomo A hanno un contenuto di energia assai maggiore degli elettroni esterni dell atomo B 3 Legame Chimico A+B fi AB + energia LEGAMI ATOMICI - Covalente - di coordinazione o dativo - ad elettroni delocalizzati LEGAMI ELETTROSTATICI - Ionico - Interazioni di van der Waals - Forze di London LEGAME METALLICO LEGAME AD IDROGENO 4 2

3 Legame Chimico Legami primari o intramolecolari Legami secondari o intermolecolari Si formano tra atomi uguali o differenti e portano alla formazione di molecole Determinano le proprietà chimiche della specie Si formano tra molecole e determinano lo stato di aggregazione (solido, liquido o gassoso) Determinano gran parte delle proprietà fisiche (temperatura di fusione e di ebollizione, densità) 5 Legami primari e legami secondari Legami primari Legami secondari ionico covalente di coordinazione o dativo metallico ad elettroni delocalizzati Legame ad idrogeno Interazioni di van der Waals Forze di London 6 3

4 7 Legame Chimico In generale l interazione di due specie atomiche può dar luogo a due effetti legati a fenomeni di carattere elettrostatico: - un effetto repulsivo - un effetto attrattivo Al diminuire della distanza tra i due atomi, tali effetti aumentano di intensità. 8 4

5 Legame Chimico Distanza di legame Indica la distanza di equilibrio alla quale le due specie atomiche si posizionano quando legate. Distanza tra i nuclei di due atomi (in una molecola) o di due ioni (in un cristallo). Essa corrisponde al minimo di energia potenziale del 9 sistema. Legame Chimico La distanza di legame rappresenta un valore medio (espresso in nm). 10 5

6 Legame Chimico Energia di legame Energia necessaria per rompere il legame e portare i due atomi a distanza infinita (unità di misura: kj mol - 1 o kcal mol - 1 o ev mol - 1 );

7 Energia di ionizzazione Affinità elettronica Elettronegatività Carattere metallico Regola dell ottetto: nella formazione dei legami gli atomi tendono a realizzare, quando è possibile, la configurazione elettronica esterna s 2 p 6 (ottetto), cedendo, acquistando o mettendo a comune elettroni con altri atomi 13 Rappresentazione degli atomi secondo Lewis Si usa rappresentare convenzionalmente gli atomi evidenziando solo la configurazione elettronica esterna. Ogni elettrone viene rappresentato con un punto messo attorno al simbolo dell elemento 14 7

8 Legame covalente puro o omeopolare (H 2, Cl 2, O 2, N 2 ) Se immaginiamo di avvicinare due atomi inizialmente a distanza infinita, tale cioè che fra essi non esistano interazioni elettriche, nell avvicinamento si generano: - forze coulombiane attrattive - forze coulombiane repulsive -forze quantistiche di scambio (nascono quando i due atomi, nel loro avvicinamento cominciano a compenetrare le loro atmosfere elettroniche, cioè si ricoprono). 15 Legame covalente puro -esiste, per ogni molecola, una distanza ottimale alla quale si ha un equilibrio tra forze attrattive e repulsive -a questa distanza si ha un minimo di energia e quindi la formazione di una molecola stabile. es. molecola H 2 : quando i nuclei di due atomi di H si trovano a 0,074 nm risulta un valore minimo di energia (- 436 kj mol - 1 ) 16 8

9 -legame s: : la zona di ricopertura si trova sulla congiungente i due nuclei

10 N legame s 2 legami p legame p: : la zona di ricopertura si trova fuori della congiungente i due nuclei

11 21 Energia di dissociazione del legame in KJmol

12 Legame covalente polarizzato

13 H 2 + Cl 2? 2HCl E H-Cl (calcolato) = v(242,7) x 436= 325,3 KJ mol -1 E H-Cl(sperimentale) = 432 KJ mol -1 = 431,8-325,3 = 106,5 KJ mol -1 Il valore di è attribuito all attrazione elettrostatica fra parte positiva e parte negativa della molecola 25 Legame covalente polarizzato 26 13

14 La conoscenza dei valori di elettronegatività permette di prevedere se un legame sarà ionico o covalente Se la differenza di elettronegatività tra i due atomi è maggiore di 2 si avrà formazione di un composto ionico 27 Molecole polari e apolari 28 14

15 29 LEGAME DATIVO In un legame dativo o di coordinazione uno dei due atomi (datore) mette in comune un suo orbitale completo (2 elettroni) con l altro atomo (accettore), che per avere la possibilità di accogliere questa coppia di elettroni deve essere più elettronegativo del datore e disporre di un orbitale vuoto di adatta energia o deve essere in grado di disporne, riarrangiando la distribuzione dei suoi elettroni esterni. (es. HClO 2, HClO 3, HClO 4, SO 3, H 3 PO 4, H 2 SO 4 ) 30 15