Legame chimico
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Si ha un legame chimico quando una forza di natura elettrostatica tiene uniti più atomi in una
molecola o in un cristallo (legami forti, o intramolecolari) o più molecole in una sostanza allo stato
condensato (legami deboli, o intermolecolari).
Indice
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1 Natura elettrostatica del legame chimico
2 Legami forti
o 2.1 Legame covalente puro
o 2.2 Legame covalente polare
o 2.3 Legame di coordinazione
o 2.4 Legami delocalizzati e legame metallico
o 2.5 Legame ionico
3 Legami deboli (legami chimici secondari)
4 Voci correlate
o 4.1 Tipi di legame chimico
o 4.2 Caratteristiche del legame chimico
Natura elettrostatica del legame chimico
La natura del legame chimico si può spiegare facilmente osservando le forze coulombiane
interagenti tra le molecole. Prendiamo ad esempio il catione H2+: esso è costituito da due nuclei di
H e da un elettrone. Indichiamo con Ha il primo nucleo di idrogeno e con Hb l'altro nucleo di
idrogeno. A ciascuno dei due nuclei è associata una funzione d'onda elettronica, rispettivamente 1sa
e 1sb, la cui combinazione lineare forma l'orbitale molecolare Ψ.
Ψ avrà valori bassi tra i due nuclei, mentre crescerà avvicinandosi ad essi e poi decrescerà
allontanandosi nuovamente da essi. Quindi se si considera un elettrone, ovvero una carica negativa
posta tra i due nuclei, esso sarà sottoposto a forze attrattive da parte dei due nuclei che saranno
controbilanciate da quelle repulsive fino a quando non si sarà raggiunta la stabilità del sistema;
quindi l'elettrone sarà caduto in una buca di potenziale dalla quale gli sarà difficile uscire. In tal
modo si è formato un legame chimico.
Legami forti
I legami forti sono generalmente classificati in tre classi, in ordine di polarità crescente:
Legame covalente puro
Il legame covalente (in generale) è il legame che si instaura tra due atomi non metalli (uguali o
aventi differenza di elettronegatività - scala di Pauling - compresa tra 0 e 0,3) che mettono in
compartecipazione una coppia di elettroni (detti coppia di legame) in un orbitale esterno che
abbraccia entrambi gli atomi. [Il legame covalente viene rappresentato da un trattino che congiunge
i due atomi legati.] Un legame covalente puro ( o omeopolare) è un legame covalente che s'instaura
fra due atomi appartenenti allo stesso elemento.
Essendo la nube elettronica distribuita simmetricamente, il legame risulta non polarizzato.
I legami covalenti che si formano fra due atomi che condividono due coppie di elettroni prendono il
nome di doppio legame. I legami covalenti che si formano fra due atomi che condividono tre coppie
di elettroni prendono il nome di triplo legame.
Per constatare il numero di legami covalenti formatisi fra due atomi bisogna conoscere la valenza
dell'atomo degli elementi considerati e dopo aver fatto questo scoprire quanti elettroni gli mancano
per essere stabili (regola dell'ottetto ).
es. N=azoto V gruppo= 5 elettroni di valenza (+ 3 elettroni per completare l'ottetto)
I legami fra due azoti sono un triplo legame.
Legame covalente polare
Il legame covalente polare si instaura tra due atomi con differenza di elettronegatività compresa tra
0,4 e 1,9. In questo caso, gli elettroni coinvolti nel legame risulteranno maggiormente attratti
dall'atomo più elettronegativo, il legame risulterà quindi polarizzato elettricamente, cioè ognuno
degli atomi coinvolti nel legame presenterà una carica elettrica parziale.
Quando una molecola è tenuta coesa da soli legami covalenti puri o possiede una simmetria tale da
annullare reciprocamente le polarità dei suoi legami covalenti risulterà complessivamente apolare.
Invece una molecola costituita da due atomi legati fra loro da un legame covalente polare è polare(
o dipolo elettrico); ciò non significa, in genere, però che la molecola abbia una carica elettrica
perché nella sua totalità essa è elettricamente neutra. Si può prevedere facilmente la struttura polare
di una molecola nel caso essa sia biatomica.
Legame di coordinazione
È un tipo particolare di legame covalente detto, in passato, dativo in quanto i due elettroni coinvolti
nel legame provengono da uno solo dei due atomi detto datore, mentre l'altro, che deve essere in
grado di mettere a disposizione un orbitale esterno vuoto oppure di riorganizzare la sua
configurazione elettronica per accogliere la coppia di elettroni, viene detto accettore. Il legame
dativo può essere rappresentato con una freccia, dal donatore all'accettore, o più impropriamente,
può essere indicato con un doppio trattino.
Legami delocalizzati e legame metallico
Alcuni legami covalenti, detti delocalizzati, possono legare insieme tre o più atomi
contemporaneamente, come nei borani e nei composti aromatici.
La forma più estrema di delocalizzazione del legame covalente si ha nel legame metallico. Secondo
questo modello un metallo può essere rappresentato come un reticolo cristallino di ioni positivi
tenuti uniti da una nube di elettroni condivisi estesa a tutto il reticolo; essendo tali elettroni non
legati a nessun atomo particolare, risultano essere estremamente mobili; tale mobilità è responsabile
della elevata conducibilità elettrica dei metalli.
Legame ionico
Il legame ionico è un legame tra ioni di segno opposto. Tali ioni si formano da atomi aventi
differenza di elettronegatività superiore al limite convenzionale di 1,9: in queste condizioni, l'atomo
più elettronegativo priva l'altro di un elettrone, il primo atomo diventa uno ione con carica negativa,
il secondo uno ione con carica positiva.
Questo legame è di natura prettamente elettrostatica; l'arrangiamento degli atomi nello spazio non
ha la direzionalità del legame covalente: il campo elettrico generato da ciascuno ione si diffonde
simmetricamente nello spazio attorno ad esso.
Legami deboli (legami chimici secondari)
I dipoli molecolari possono originare delle forze di attrazione intermolecolari.
I legami intermolecolari sono essenzialmente costituiti dalla reciproca attrazione tra dipoli statici - è
il caso delle molecole polari - o tra dipoli ed ioni - è il caso, ad esempio, di un sale che si scioglie in
acqua.
Nel caso dei gas nobili o di composti formati da molecole apolari la possibilità di liquefare viene
spiegata tramite la formazione casuale di un dipolo temporaneo quando gli elettroni, nel loro
orbitare, si trovino casualmente concentrati su un lato della molecola; tale dipolo induce nelle
molecole vicine a sé uno squilibrio di carica elettrica (il cosiddetto dipolo indotto) che genera
reciproca attrazione e provoca la condensazione del gas. Il legame viene quindi prodotto da queste
particolari forze di attrazione dette forze di dispersione o di Van der Waals.
Un caso particolare di legame intermolecolare, che può anche essere intramolecolare quando la
geometria della molecola lo consente, è il legame idrogeno.
Un atomo di idrogeno legato ad un atomo di ossigeno (o di fluoro), a causa della sua polarizzazione
positiva e delle sue ridotte dimensioni, attrae con un'intensità relativamente elevata gli atomi di
ossigeno (e di fluoro e, in misura minore, di azoto) vicini.
Tale legame, benché debole, è responsabile della conformazione spaziale delle proteine e degli acidi
nucleici, conformazione da cui dipende l'attività biologica dei composti stessi.
Come ordine di grandezza, l'entità delle varie forze di legame può essere indicato dalla seguente
tabella:
Forza relativa
Legame ionico
1000
Interazioni dipolari e Legame idrogeno 10 - 100
Forza di van der Waals
1
