Legami chimici forti

Quando si forma un legame tra atomi vuol dire che si stabilisce un’interazione tra gli elettroni che si trovano nell’ultimo livello energetico degli atomi coinvolti. Tali elettroni si chiamano elettroni di valenza.  Nella tavola periodica il gruppo VIII corrisponde ai gas nobili cioè a quella serie di gas che vengono definiti nobili proprio per la loro mancanza di reattività. Essi hanno l’ultimo livello energetico completo di elettroni e ciò spiega la loro stabilità. Quando gli atomi si legano tra loro tendono ad “assomigliare” ai gas nobili nel senso che tendono a circondarsi di 8 elettroni (regola dell’ottetto).

I legami forti si instaurano tra atomi oppure tra ioni e sono sostanzialmente di tre tipi: ionico, covalente, metallico. Nel video che segue vengono illustrati i legami ionici e covalenti:

https://www.youtube.com/watch?v=Xq4cTfoGJ-Y

Per stabilire dunque il tipo di legame che si stabilisce tra due atomi è necessario considerare prima una proprietà degli elementi chimici che si chiama elettronegatività. Essa è una misura della tendenza di ciascun atomo ad attirare gli elettroni coinvolti in un legame. Secondo la scala di elettronegatività di Pauling, l’elettronegatività è espressa da un numero adimensionale il cui valore più alto è  4. Questo valore corrisponde al fluoro che è l’elemento più elettronegativo. In generale l’elettronegatività aumenta da sinistra a destra lungo i periodi della tavola periodica, e si riduce lungo i gruppi dall’alto verso il basso.

La differenza di elettronegatività, tra gli atomi coinvolti in un legame è indicata con il simbolo D e consente di prevedere, con buona approssimazione, il tipo di legame che si forma:

Se D < 0,4 il legame è covalente puro

Se 0,4 < D < 1,9 il legame è covalente polare

Se D > 1,9 il legame è ionico

Per ripetere divertendosi:
https://www.youtube.com/watch?v=OnsQL_RYb3c

Simboli di Lewis

Per rappresentare la formazione dei legami chimici si può ricorrere ai simboli di Lewis. Questo tipo di rappresentazione è applicabile solo ai cosiddetti gruppi tipici della tavola periodica (quelli indicati con un numero romano da I a VIII)  per i quali il numero degli elettroni di valenza corrisponde esattamente al gruppo di appartenenza dell’elemento e di conseguenza il massimo numero di elettroni di valenza è proprio 8.

Simboli di Lewis degli elementi del secondo periodo

Esempio:

Il CCl₄ (tetracloruro di carbonio) contiene  1 atomo di carbonio e 4 atomi di cloro.

Il C appartiene al IV gruppo della tavola e avrà 4 puntini nel simbolo di Lewis, il Cl appartiene al VII gruppo e avrà 7 puntini nel simbolo di Lewis. La differenza di elettronegatività è pari a 0,61, quindi tra i due atomi si formano legami covalenti polari. Mettendo insieme i simboli di Lewis di un atomo di C e di quattro atomi di Cl si ricava facilmente che il carbonio mette in comune  ciascuno dei quattro elettroni di valenza con l’elettrone spaiato di un atomo di cloro. Si formano così 4 legami covalenti e tutti gli atomi raggiungono l’ottetto elettronico.

Si possono usare i simboli di Lewis anche per rappresentare la formazione del legame ionico come quello che si trova nel cloruro di sodio:

Nel video che segue si parla ancora di elettroni di valenza e simboli di Lewis:

Il legame metallico

Nei metalli il legame è dovuto alla dislocazione di tutti gli elettroni di valenza. In pratica gli ioni metallici occupano posizioni fisse all’interno del reticolo, mentre gli elettroni di valenza sono liberi di muoversi. La mobilità della nube elettronica che avvolge i cationi spiega molte proprietà dei metalli come la conducibilità termica ed elettrica e la lavorabilità.

Legame metallico