Breve panoramica sulle principali categorie di legami chimici
Mi piaceVi siete mai chiesti che cosa spinge due atomi o più a formare una molecola?
Secondo le teorie quantomeccaniche (MO) gli atomi si legano fra loro quando la molecola risultante possiede un'energia minore dei singoli atomi iniziali. Ma la differenza energetica a cosa è dovuta?
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La quantità "persa" è stata spesa per vincere la forza elettrostatica repulsiva presente tra gli elettroni dei singoli atomi, la risultante di questo processo è chiamata legame.
Le principali categorie di legami chimici sono:
- legame di tipo covalente ;
- legame di tipo ionico ;
- legame di tipo dativo o di coordinazione;
Le prime due categorie dipendono dalla differenza di elettronegatività fra i vari atomi della molecola, ovvero dipendono da quanto facilmente essi cedano od acquistino elettroni. L'ultima dipende dagli orbitali di frontiera.
Nel legame di tipo covalente, i due o più atomi presi in considerazione presentano una differenza tra i valori di elettronegatività inferiore a 1,7. Per formare il legame entrambi gli atomi mettono a disposizione un elettrone nell'orbitale molecolare sigma, ovvero quello a più bassa energia. Per rompere questa tipologia di legame occorre fornire l'equivalente energia che è stata spesa per vincere la repulsione elettrostatica. es. HCl
Nonostante la differenza di elettronegatività non sia sufficientemente alta, questo legame è polarizzabile. Nelle molecole d'acqua, per esempio, tutta la nuvola elettronica è spostata sull'atomo di ossigeno lasciando i due di idrogeno depauperati.
Nel legame di tipo ionico, la differenza di elettronegatività supera la soglia di 1,7. Questa tipologia è ricorrente nei sali, ad esempio NaCl, dove il cloro sposta tutta la nuvola elettronica su di sè andando a creare un dipolo. Per questo, molte di queste molecole possono essere scritte riportando le cariche sui vari atomi. (Na+)Cl-.
Il legame più interessante è di gran lunga quello dativo o di coordinazione. Questa tipologia di legame si instaura tra un metallo, chiamato metallo di coordinazione, che presenta degli orbitali vuoti ad un' energia sufficientemente bassa da poter ospitare un lone pair proveniente da un atomo donatore.
Per formare il legame entrano in gioco gli orbitali frontiera ovvero il LUMO (Lowest Unoccupied Molecolar Orbital) del metallo e l' HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) dell'atomo donatore. Quando questi orbitali presentano un'energia simile può avvenire il trasferimento della coppia elettronica dall'atomo donatore a quello ricevente.
Questo legame è tipico dei complessi. Ci sono anche delle molecole che si possono formare per retrodonazione. Questa situazione si presenta nel complessi con l'inversione di ruolo, ovvero il metallo coordinante che normalmente riceve il lone pair si comporta da donatore.
Legame Bonus:
Oltre le tre principali categorie descritte sopra, ne esistono altre. Uno che spesso si incontra durante lo studio della chimica organica è il legame a idrogeno. Questo è il legame che rende possibile la solidificazione dell'acqua in ghiaccio, per esempio.
L'interazione è di natura elettrostatica e vede l'avvicinamento degli idrogeni, polarizzati positivamente, all'ossigeno polarizzato negativamente di una molecola vicina. Questa è un tipo di interazione forte.
Un altro esempio relativo al legame idrogeno è la forma del DNA, in particolare questa interazione si genera fra gli idrogeni e gli azoti presenti sulle basi azotate che obbliga la struttura a girare formando così la caratteristica doppia elica.
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