1.4 : Legami chimici

Gli atomi partecipano alla formazione di legami chimici per acquisire una configurazione elettronica completa del guscio di valenza simile a quella del gas nobile più vicino in termini di numero atomico. I legami ionici, covalenti e metallici sono alcuni tipi importanti di legami chimici. L’energia e la lunghezza del legame determinano la forza di un legame chimico.

Tipi di legami chimici

Un legame ionico si forma a causa dell'attrazione elettrostatica tra cationi e anioni. Spesso gli ioni si formano mediante il trasferimento di elettroni da un atomo partecipante all'altro. Tuttavia, questi legami non hanno una direzionalità definita perché la forza di attrazione elettrostatica è distribuita uniformemente in tutto lo spazio tridimensionale.

Un legame covalente è un legame chimico formato dalla condivisione di coppie di elettroni tra atomi adiacenti. La coppia di elettroni condivisa è chiamata coppia di legame. I legami covalenti hanno natura direzionale.

Un legame metallico si forma tra due atomi di metallo. Il legame metallico è descritto dal “modello del mare di elettroni”. Basato sulle basse energie di ionizzazione dei metalli, il modello afferma che gli atomi metallici perdono facilmente i loro elettroni di valenza e diventano cationi. Questi elettroni di valenza creano un pool di elettroni delocalizzati che circondano i cationi sull'intero metallo.

Energie di legame e Lunghezza del legame

La forza di un legame covalente è misurata dall'energia necessaria per romperlo, cioè dall'energia necessaria per separare gli atomi legati. Separare qualsiasi coppia di atomi legati richiede energia. Più forte è un legame, maggiore è l’energia necessaria per romperlo.

L'energia richiesta per rompere uno specifico legame covalente in una mole di molecole gassose è chiamata energia di legame o energia di dissociazione del legame. L'energia di legame per una molecola biatomica è definita come la variazione di entalpia standard per la reazione endotermica. Le molecole con tre o più atomi hanno due o più legami. La somma di tutte le energie di legame in tale molecola è uguale alla variazione di entalpia standard per la reazione endotermica che rompe tutti i legami nella molecola.

La forza di un legame tra due atomi aumenta all’aumentare del numero di coppie di elettroni nel legame. In generale, maggiore è il numero di legami tra due atomi, minore è la lunghezza del legame e maggiore è la sua forza. Pertanto, i tripli legami sono più forti e più corti dei doppi legami tra gli stessi due atomi; allo stesso modo, i doppi legami sono più forti e più corti dei singoli legami tra gli stessi due atomi. Quando un atomo si lega a vari atomi di un gruppo, tipicamente la forza del legame diminuisce man mano che si scende nel gruppo.