Cos'è il legame chimico?

Il legame chimico avviene quando due o più atomi si uniscono per formare una molecola.È un principio generale nella scienza che tutti i sistemi cercheranno di raggiungere il loro livello di energia più basso e il legame chimico avrà luogo solo quando una molecola può formare che ha meno energia dei suoi atomi non calmati.I tre tipi principali di legame sono ionici, covalenti e metallici.Tutti questi coinvolgono elettroni che si muovono tra gli atomi in vari modi.Un altro tipo molto più debole, è il legame idrogeno.

Struttura atomica

Gli atomi sono costituiti da un nucleo contenente protoni caricati positivamente, che è circondato da un numero uguale di elettroni caricati negativamente.Normalmente, quindi, sono elettricamente neutri.Un atomo può, tuttavia perdere o guadagnare uno o più elettroni, dandogli una carica positiva o negativa.Quando si ha una carica elettrica, si chiama ione.

Sono gli elettroni che sono coinvolti nel legame chimico.Queste particelle sono disposte in conchiglie che possono essere considerate esistenti a distanze crescenti dal nucleo.Generalmente, più dal nucleo sono i gusci, più energia hanno.C'è un limite al numero di elettroni che possono occupare un guscio.Ad esempio, il primo, il guscio più interno, ha un limite di due e il guscio successivo un limite di otto.

Nella maggior parte dei casi, sono solo gli elettroni nel guscio più esterno che partecipano al legame.Questi sono spesso chiamati elettroni di valenza .Come regola generale, gli atomi tenderanno a combinarsi tra loro in modo tale da ottenere tutti gusci esterni completi, poiché queste configurazioni di solito hanno meno energia.Un gruppo di elementi noti come nobili gas mdash;elio, neon, argon, krypton, xenon e radon mdash;hanno già conchiglie esterne e per questo, normalmente non formano legami chimici.Altri elementi cercheranno generalmente di ottenere una struttura di gas nobile dando, accettando o condividendo elettroni con altri atomi.

I legami chimici sono talvolta rappresentati da qualcosa chiamato una struttura Lewis , che prende il nome dal chimico americano Gilbert N. Lewis.In una struttura di Lewis, gli elettroni di valenza sono rappresentati da punti appena fuori dai simboli chimici per gli elementi in una molecola.Mostrano chiaramente dove gli elettroni si sono spostati da un atomo all'altro e dove sono condivisi tra atomi.per accettarli.Il metallo dà agli elettroni nel suo guscio più esterno incompleto al non-metallo, lasciando quel guscio vuoto in modo che il guscio pieno sotto diventi il suo nuovo guscio più esterno.Il non-metallo accetta elettroni in modo da riempire il suo guscio più esterno incompleto.In questo modo, entrambi gli atomi hanno ottenuto gusci esterni completi.Questo lascia il metallo con una carica positiva e il non metal con una carica negativa, quindi sono ioni positivi e negativi che si attraggono l'un l'altro.

Un semplice esempio è il fluoro di sodio.Il sodio ha tre gusci, con un elettrone di valenza nel più esterno.Il fluoro ha due gusci, con sette elettroni più esterni.Il sodio dà il suo elettrone di valenza all'atomo di fluoro, in modo che il sodio ora abbia due gusci completi e una carica positiva, mentre il fluoro ha due gusci completi e una carica negativa.La molecola risultante mdash;sodio fluoruro e mdash;Presenta due atomi con gusci esterni completi legati per attrazione elettrica.

Legame covalente

Gli atomi di non metalli si combinano tra loro condividendo gli elettroni in modo tale da abbassare il loro livello di energia complessivo.Questo di solito significa che, se combinati, hanno tutti conchiglie esterne.Per fare un semplice esempio, l'idrogeno ha un solo elettrone, nel suo primo mdash;e solo mdash;Shell, che lo lascia un guscio pieno.Due atomi di idrogeno possono condividere i loro elettroni per formare amolecola in cui entrambi hanno un guscio esterno completo.

È spesso possibile prevedere come gli atomi si combinano tra loro dal numero di elettroni che hanno.Ad esempio, il carbonio ne ha sei, il che significa che ha un primo guscio completo di due e un guscio più esterno di quattro, lasciandolo quattro a corto di un guscio esterno completo.L'ossigeno ne ha otto, e ne ha anche sei nel suo guscio esterno mdash;Due a corto di un guscio pieno.Un atomo di carbonio può combinarsi con due atomi di ossigeno per formare l'anidride carbonica, in cui il carbonio condivide i suoi quattro elettroni, due con ogni atomo di ossigeno e gli atomi di ossigeno a loro volta condividono ciascuno due dei loro elettroni con l'atomo di carbonio.In questo modo, tutti e tre gli atomi hanno gusci esterni completi contenenti otto elettroni.

Legame metallico

In un pezzo di metallo, gli elettroni di valenza sono più o meno liberi di muoversi, piuttosto che appartenere a singoli atomi.Il metallo è quindi costituito da ioni caricati positivamente circondati da elettroni mobili e caricati negativamente.Gli ioni possono essere spostati relativamente facilmente, ma sono difficili da staccare, a causa della loro attrazione per gli elettroni.Questo spiega perché i metalli sono generalmente facili da piegare ma difficili da rompere.La mobilità degli elettroni spiega anche perché i metalli sono buoni conduttori di elettricità.

Legame idrogeno

A differenza degli esempi sopra, il legame idrogeno comporta un legame tra le molecole, piuttosto che all'interno.Quando l'idrogeno si combina con un elemento che attira fortemente elettroni e mdash;come fluoro o ossigeno mdash;Gli elettroni vengono allontanati dall'idrogeno.Ciò si traduce in una molecola con una carica complessivamente positiva su un lato e una carica negativa dall'altra.In un liquido, i lati positivi e negativi si attraggono l'un l'altro, formando legami tra le molecole. Sebbene questi legami siano molto più deboli dei legami ionici, covalenti o metallici, sono molto importanti.Il legame idrogeno avviene in acqua, un composto contenente due atomi di idrogeno e uno di ossigeno.Ciò significa che è necessaria più energia per convertire l'acqua liquida in un gas rispetto al caso altrimenti.Senza il legame idrogeno, l'acqua avrebbe un punto di ebollizione molto più basso e non potrebbe esistere come liquido sulla terra.