Cosa sono i legami chimici e quali sono

legami chimici

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In questo articolo trovi tutto quello che devi sapere sui legami chimici: le definizioni e l’elenco dei legami molecolari più importanti, spiegati con esempi.

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Cosa sono i legami chimici

Possiamo dare almeno due definizioni di legami chimici:

i legami chimici identificano le interazioni tra gli atomi dalle quali deriva la formazione di molecole, cristalli metallici, cristalli ionici.

Oppure,

i legami chimici sono quelle forze che tengono uniti gli atomi in una specie chimica oppure più molecole di una sostanza.

È importante che tu impari fin da subito che queste interazioni tra atomi coinvolgono prevalentemente gli elettroni più esterni dell’atomo.

Per approfondire, leggi questo articolo sulla teoria elettronica del legame chimico formulata da Lewis.

Tipi di legami chimici

Innanzitutto, devi conoscere la differenza trai i legami chimici primari e i legami chimici secondari:

  • i legami primari o interatomici sono quelli tra atomi all’interno della stessa molecola o di un reticolo cristallino;
  • i legami secondari o intermolecolari sono quelli tra atomi di molecole differenti.

I legami primari sono i legami più forti, sono più difficili da rompere e più corti perché hanno forza maggiore. Esempi di legami chimici forti sono: il legame covalente e il legame ionico. Invece, i legami secondari sono legami chimici deboli.

Mentre dai legami chimici forti dipende la natura di un composto, i secondi rendono dipendenti tra loro le sostanze.

Un esempio di legame secondario è il legame a idrogeno, nel quale un atomo di idrogeno legato a uno di ossigeno, fluoro o azoto attrae altri atomi di ossigeno, fluoro, azoto a causa delle sue dimensioni ridotte e della polarizzazione positiva.

I più importanti legami chimici sono:

  • legame covalente polare
  • legame covalente dativo
  • legame covalente puro
  • legame a idrogeno
  • legame metallico
  • legame ionico

Legame ionico

Il legame ionico è il legame chimico che si instaura tra atomi che presentano una forte differenza di elettronegatività, di solito tra 1,7 e 2. L’energia di ionizzazione è bassa mentre l’affinità elettronica è elevata.

La carica si trasferisce da un elemento all’altro formando ioni positivi e negativi, cationi e anioni, tenuti insieme da forze elettrostatiche.

Il risultato è un composto solido chiamato solido ionico, come tra un metallo e un non-metallo.

Due esempi di legami ionici sono il cloruro di sodio NaCl, ossia uno ione di Na+ attratto da 6 ioni di Cl in una struttura cristallina, e il cloruro di magnesio MgCl2.

Legame covalente

Il legame covalente è il legame tra due atomi di non metalli. I due atomi possono essere uguali oppure avere una differenza di elettronegatività tra 0 e 1,7, quindi bassa o nulla. Il legame covalente è rappresentato convenzionalmente da un trattino tra i due atomi.

Nel legame covalente una coppia di elettroni, detta coppia di legame, o più coppie di elettroni condivise tra i due atomi si posizionano in un orbitale esterno che però coinvolge entrambi gli atomi.

Se le coppie di elettroni condivise sono due, si parla di doppio legame, triplo legame se le coppie sono tre. Per conoscere il numero di legami, bisogna sapere qual è la valenza dell’atomo e capire di quanti elettroni ha bisogno per essere stabile.

Il legame covalente puro o legame covalente omopolare è quello che si crea tra atomi di elementi differenti ma con elettronegatività molto simile e quindi differenza quasi nulla. Un esempio è il metano CH4, che ha il carbonio con elettronegatività pari a 2,4 e l’idrogeno pari a 2,1, quindi la differenza sarà di 0,3.

Nel legame covalente polare la differenza di elettronegatività tra i due atomi è compresa tra 0,4 e 1,7. Gli elettroni che prendono parte al legame sono attratti maggiormente dall’atomo più elettronegativo.

Il legame risulterà dunque polare poiché si va a formare una parziale differenza di carica elettrica con un polo negativo e un polo positivo. Se le parziali cariche non sono compensate dalla disposizione degli atomi nello spazio, la molecola risulterà polare, così come succede con la molecola dell’acqua.

legame covalente polare
Esempio legame covalente polare: la molecola dell’acqua

Infine, nel legame covalente dativo la coppia di elettroni in comune appartiene a un solo atomo, detto donatore. Il secondo atomo, chiamato accettore, condivide un orbitale vuoto per accogliere gli elettroni. Il legame covalente dativo viene convenzionalmente rappresentato con una freccia che va dall’atomo donatore a quello accettore e una volta formato, è indistinguibile da eventuali altri legami covalenti. 

Studia o ripassa l’elettronegatività. Leggi: Le proprietà periodiche degli elementi e la tavola periodica.

Legame metallico

Il legame metallico è il legame chimico caratterizzato dalla forma più estrema di delocalizzazione. Infatti, nel legame metallico gli ioni positivi formano un reticolo cristallino e sono tenuti insieme da una nube di elettroni, il cosiddetto modello a nube elettronica di Drude.

Questi elettroni non sono legati a un determinato atomo e sono mobili. Questa è la causa delle caratteristiche tipiche dei metalli:

  • la conducibilità elettrica, la capacità di condurre energia elettrica
  • la duttilità, ossia possono essere trasformati in sottili filamenti
  • la malleabilità, per cui sono riducibili in lamine

Legame a idrogeno

Il legame a idrogeno è un legame debole intermolecolare. Si tratta di un caso particolare perché un atomo di idrogeno è legato in modo covalente a elementi di piccole dimensioni ma molto elettronegativi come l’ossigeno, il fluoro o l’azoto.

In breve, nel legame a idrogeno si realizza un’attrazione elettrostatica tra un atomo di idrogeno e una coppia di elettroni di un elemento negativo.

Questi elementi attraggono gli elettroni di valenza e acquisiscono una carica negativa parziale mentre l’idrogeno conserva una carica parzialmente positiva.

Sono esempi di legami a idrogeno l’ammoniaca NH3 e l’acqua H2O.

Convenzionalmente il legame a idrogeno si indica con una linea tratteggiata tra l’idrogeno di una molecola e il fluoro, l’ossigeno, l’azoto dell’altra molecola.

disegno ponte a idrogeno
Ponte a idrogeno

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Disegno nel testo del Dott. Luca Nuvoli

Immagine in evidenza di Polina Tankilevitch da Pexels

Paola Pala

Paola Pala

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