Diapositiva 1 - Docenti.unina

Il Legame Chimico
Dal legame ionico al legame
covalente
I tre modelli del legame chimico
Energia di ionizzazione di un atomo
(o potenziale di ionizzazione):
X(g) + Ei  X+(g) + e-(g)
Affinità elettronica di un atomo:
X(g) + e-(g)  X-(g) + Eea
Elettronegatività: tendenza di un
atomo ad attrarre su di se gli elettroni
di un legame.
Scala di Pauling per i valori dell’elettronegatività:
Energia di
Affinità
Elettronegatività 
+
ionizzazione elettronica
I legami chimici sono sempre il frutto
di interazioni elettrostatiche.
A(g) + B(g)  AB(g)
“nube” elettronica con
carica negativa intorno al
nucleo
nucleo con carica
positiva centrale
Le cariche negative degli
elettroni si trovano a contatto
Se non avviene niente tra gli
Oppure, si possono verificare due
elettroni, i due atomi si respingono
casi limite:
e non si ha nessun legame.
Legame ionico: quando la differenza di elettronegatività
tra i due atomi che formano il legame è molto alta
Legame covalente: quando la differenza di elettronegatività
tra i due atomi che formano il legame è paragonabile o uguale
Caso limite 1- Uno dei due atomi è più
elettronegativo dell’altro:
uno o più elettroni
passano all’atomo più
elettronegativo
si forma uno ione positivo
ed uno negativo che si
attraggono
+
-
LEGAME IONICO
La formazione di un legame ionico fra due atomi
può essere scomposta in due stadi successivi: (Es:
KF)
1. Prima si ha il trasferimento di un elettrone
dall’atomo K all’atomo F
K(g) + F(g)  K+(g) + F-(g)
2. Poi si ha l’attrazione tra i due ioni di segno opposto
che si avvicineranno fino alla distanza di legame
(2,17×10-10 m)
K+(g) + F-(g)  KF (g)
Legame Ionico
Nella formazione di NaCl dal punto di vista
della configurazione elettronica si ha:
Na([Ne]3s1) + Cl2([Ne]3s22p5)
 Na+ ([Ne]) + Cl-([Ne]3s22p6)
Cl- ([Ar])
Caso limite 2 - I due atomi hanno
elettronegatività paragonabile:
se si verificano le condizioni adatte, gli elettroni
possano localizzarsi in mezzo ai due atomi
LEGAME COVALENTE
Legame covalente-puro: quando i due atomi
hanno elettronegatività esattamente uguale:
H
H
La densità elettronica è posizionata esattamente al centro tra i due atomi.
Questo vale quindi anche per N2, O2 , I2 , Br2 , Cl2 , etc.
Legame covalente-polare: quando i due atomi
hanno elettronegatività diversa, ma non troppo:
+
Atomo meno
elettronegativo
-
Atomo più
elettronegativo
La densità elettronica non è posizionata esattamente al centro tra i due
atomi, ma è più spostata verso l’atomo più elettronegativo. Quindi si forma
una parziale carica positiva (+) sull’atomo meno elettronegativo ed una
parziale carica negativa (-) su quello più elettronegativo.
LEGAME COVALENTE: TEORIE-ASPETTO
ELETTRONICO

Teoria di LEWIS:
 Fornisce una interpretazione elettronica del
legame covalente
 Si basa sulla regola dell’ottetto:
(attenzione:ottetto incompleto espansione
dell’ottetto)
 Usa le strutture di Lewis come
rappresentazione
 Legami singoli-doppi-tripli esempi
Le formule di
struttura di Lewis
- Elementari
Sostanze
- Composte
Nei composti gli atomi
si organizzano in gruppi
Discreti chiamati “MOLECOLE”
FORMULE DI
STRUTTURA
O DI LEWIS
FORMULE MINIME
Es: H2O, H2O2, NH3
O
H
H
N
H
H
H
Valenza
La valenza di un elemento in un composto rappresenta il numero
di legami che tale elemento instaura con atomi di altri elementi, o
anche il numero di elettroni ceduti, acquistati o messi in
compartecipazione dall’elemento del composto considerato
Elementi: zerovalenti
H, Cl, Br…: monovalenti
Ca in CaCl2, Mg in MgF2: bivalenti
N in NH3, P in PH3: trivalenti
C in CH4: tetravalenti
La valenza coincide con il numero di atomi di idrogeno, o di altri
atomi equivalenti che un elemento può legare o sostituire
Gli elettroni di valenza
Gli elettroni più esterni di un atomo sono chiamati di “Valenza”, mentre quelli più
interni sono chiamati elettroni del “Nocciolo”
Elemento
Elettroni
Elettroni di
del nocciolo valenza
Gruppo nel
sistema
periodico
Na
1s22s22p6
3s1
1A, 1
Si
1s22s22p6
3s23p2
4A, 14
Ti
1s22s22p6
3s23p6
4s23d2
4B, 4
As
1s22s22p6
3s23p63d10
4s24p3
5A, 15
Gli elettroni di valenza si possono rappresentare con
il simbolo di Lewis nel quale gli elettroni vengono
rappresentati con puntini
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Tutti gli elementi tendono a raggiungere la configurazione
elettronica del gas nobile più vicino (s2p6 o s2 per quelli vicino
all’elio).
Gli elementi tendono a raggiungere la configurazione
elettronica ad ottetto s2p6, condividendo, strappando o cedendo
elettroni
H
C
N
O
F
Legami covalenti sono formati da 2 elettroni condivisi
da due atomi
H
H
H
H
F
F
F
F
Simboli di Lewis per gli elementi
nei Periodi 2 e 3
Scriviamo la formula di HNO2
N: 1s2 2s2 2p3
2s2
2p3
2s2
2p4
O: 1s2 2s2 2p4
O
N
O
H
Le formule di Lewis
1 Determinare gli elettroni necessari per raggiungere la
determinare gli elettroni di valenza degli atomi
stabilità e
2. Determinare il numero di elettroni condivisi sottraendo
al numero di elettroni, necessari a ciascun atomo, che
forma la molecola, per raggiungere la configurazione del
gas nobile, gli elettroni di valenza
3. Determinare il numero di legami
4. Determinare l’atomo centrale e disporre i legami semplici
e successivamente gli altri legami
5. Posizionare le coppie di elettroni non condivise in modo
da soddisfare la regola dell’ottetto
Determinare gli elettroni necessari per
raggiungere la stabilità e determinare gli
elettroni di valenza degli atomi


Si determinano gli elettroni per la stabilità (sono sempre 8 (o 2 per H)
Si determinano gli elettroni totali di valenza.
Formula
HNO2
H
N
O
Ottetto eOe
Tot Val eTve
1x2=2
1x1=1
1x8=8
1x5=5
2 x 8 =16
2 x 6 = 12
26
18
Calcolo del numero di legami e degli
elettroni rimanenti
Calcolo
del numero di legami nelle specie
chimiche e il numero di rimanenti.
HNO2
Oe
26
# di legami
e- Rimanenti
Tve
-
18
# e- cond.
=
8
8/2 = 4
Tve(18) - elettroni di legame (8) = 10
Scriviamo la formula
1. Formula Chimica : HNO2
N O
2. Sequenza Atomica :
O
3. Numero di legami= 4
H
4. Elettroni Rimanenti = 10
5. Struttura di Lewis con 4 legami
6. Si completa la struttura di Lewis con 10
elettroni non condivisi
O
N
O
N
O
O
H
H
Determinare gli elettroni necessari per
raggiungere la stabilità e determinare
gli elettroni di valenza degli atomi
•
•
B) Oe: Si determinano gli elettroni per la stabilità (sono sempre
8 (o 2 per H)
C) Tve: Si determinano gli elettroni totali di valenza.
Formula
NO3-
N
O
Ottetto eOe
Tot Val eTve
1x8=8
1x5=5
3 x 8 = 24
3 x 6 = 18
34
24
Calcolo del numero di legami e degli
elettroni rimanenti
•Calcolo del numero di legami nelle specie
chimiche e il numero di rimanenti.
NO3-
Oe
32
# di legami
e- Rimanenti
Tve
-
24
# e- cond.
=
8
8/2 = 4
Tve(24) - elettroni di legame (8) = 16
Scriviamo la formula
1. Formula Chimica : NO32. Sequenza Atomica :
O N O
3. Numero di legami= 4
O
4. Elettroni Rimanenti = 18
5. Struttura di Lewis con 4 legami
6. Si completa la struttura di Lewis con 16
elettroni non condivisi
O
N
O
O
O
N
O
O
Formule di risonanza
-
O
N
O
O
Quale è quella vera?
Tutte sono vere!!!
O
N
O
O
-
-
O
N
O
O
Conseguenze….
Poter scrivere molte forme di risonanza per una molecola
permette di essere stabilizzata dalla risonanza.
Le formule di risonanza rappresentano le formule limite con cui
si può scrivere la molecola.
Non è un equilibrio né la molecola risuona tra queste due forme.
Per scrivere correttamente le formule di risonanza…
Scrivere solo strutture di Lewis valide
Muovere solo gli elettroni
Il numero di doppietti non condivisi deve essere lo stesso nelle
due strutture
Per ogni spostamento viene considerata una coppia di elettroni
Cariche formali

La carica formale su ciascun atomo si
calcola sottraendo agli elettroni
posseduti dall’atomo (Ve) gli elettroni
non condivisi (NBe) e la metà degli
elettroni condivisi (Be)
Cariche formali= Ve – NBe – 1/2 Be
Formule di risonanza
N = 5 – ½ (4) = + 1
O = 6 – ½ (2) + 6 = - 1
O = 6 – ½ (4) + 4 = 0
O
+
N
O
O
-
-
-
O
+
N
O
O
-
-
O
+
N
O
O
-
Quale è la carica?
La carica su ciascun atomo di O è - 2/3!!!