Legame chimico

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Introduzione

Legame chimico Legame responsabile della formazione delle molecole, che si determina sotto forma di una forte interazione di tipo attrattivo tra due atomi. Esistono diversi tipi di legame, differenti per modalità di formazione, forza ed elementi coinvolti.

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Tipi di legami

In generale, un atomo tende a creare un legame con un altro atomo per migliorare il proprio stato energetico e acquisire una maggiore stabilità. Fatta eccezione per gli elementi dell’ultimo gruppo della tavola periodica – i gas nobili – che sono già perfettamente stabili e quindi per nulla reattivi, tutti gli elementi possono trarre vantaggio dalla formazione di un legame chimico. La configurazione più stabile per un atomo, infatti, consiste nell’avere l’orbitale più esterno completo, con il numero massimo di elettroni possibile.

Per gli elementi dei primi gruppi della tavola periodica, completare l’orbitale più esterno sarebbe troppo laborioso, e quindi conviene loro cedere i pochi elettroni che lo occupano per avere completo il penultimo orbitale; per gli elementi degli ultimi gruppi, invece, bastano pochi elettroni per completare l’orbitale più esterno, e la soluzione più conveniente è quella di ricevere gli elettroni mancanti da qualche atomo che ne abbia in esubero.

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Legame covalente

Tutti questi scambi si possono realizzare appunto attraverso la formazione di un legame chimico, ad esempio di un legame covalente. Esistono due tipi di legame covalente: quello omopolare, che si realizza tra atomi dello stesso elemento, e quello eteropolare, tra atomi di elementi diversi. Il primo produce una molecola perfettamente neutra dal punto di vista elettrico, il secondo una molecola leggermente polarizzata.

Il legame covalente omopolare consiste nella condivisione di due elettroni da parte di una coppia di atomi uguali. Ciascuno dei due atomi che partecipano al legame mette a disposizione un elettrone da condividere con l’altro atomo; il “doppietto” elettronico avvolge la molecola così formata in modo che la distribuzione di carica elettrica intorno ad essa sia perfettamente simmetrica e la molecola risulti elettricamente neutra. Ad esempio, nell’idrogeno molecolare H₂, ciascuno dei due atomi di idrogeno che partecipano al legame ha un solo elettrone nell’orbitale più esterno (l’unico); per completare l’orbitale, basta un secondo elettrone “preso in prestito” da un altro atomo di idrogeno. Trattandosi di atomi identici, la forza con cui ciascuno dei due nuclei attrae a sé i due elettroni di legame è la stessa per entrambi, e la molecola risulta perfettamente simmetrica.

Il legame covalente si dice polare o eteropolare se avviene tra atomi caratterizzati da una notevole differenza di elettronegatività, vale a dire, da una forte disparità nella capacità degli atomi di attirare a sé gli elettroni di legame. Come nel legame omopolare, ciascuno dei due atomi mette a disposizione un elettrone di legame, ma poi il doppietto in compartecipazione viene attratto con più forza dall’atomo più elettronegativo, e quindi la distribuzione di carica della molecola che ne deriva non è simmetrica.

Ad esempio, nell’ossido di azoto, NO, l’azoto N e l’ossigeno O possiedono valori diversi di elettronegatività, e i due elettroni di legame sono ripartiti in maniera ineguale fra gli atomi: la loro densità di carica si concentra intorno all’atomo più elettronegativo. Si genera così una molecola dotata di un polo di carica debolmente positiva e uno di carica debolmente negativa. Il legame covalente è caratteristico di sostanze che non conducono elettricità, non hanno lucentezza, duttilità, né malleabilità.

2.2

Legami doppi e tripli

Se il numero di doppietti elettronici condivisi tra due atomi legati non è uno, ma due o tre, si parla rispettivamente di legame doppio o triplo. Un esempio di legame doppio si trova nella molecola dell’anidride carbonica, CO₂, in cui l’atomo di carbonio è unito a ciascuno dei due atomi di ossigeno con un doppio legame. Nell’azoto molecolare, N₂, invece, i due atomi di azoto sono legati tra loro mediante un triplo legame. I legami doppi e tripli sono più forti dei legami covalenti singoli, e quindi più corti.