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Legami covalenti: cosa sono, quali sono, esempi

In questa lezione tratteremo un argomento di chimica fondamentale, i legami covalenti.

Capire cos’è un legame covalente ti aiuterà a superare con successo interrogazioni e compiti in classe, i test di medicina e odontoiatria, TOLC-MED, e il test di veterinaria, TOLC-VET.

A seguire, trovi i concetti di base della teoria. In più, guarda la videolezione sui legami covalenti spiegati dal nostro tutor di chimica.

Cosa sono i legami covalenti

Cosa significa legame covalente? La definizione di legame covalente è:

il legame covalente è presente quando due atomi condividono e sovrappongono un orbitale ciascuno e la sovrapposizione orbitalica viene poi riempita da una coppia di elettroni.

Non è importante che gli elettroni derivino uno da ogni atomo, potrebbero anche derivare tutti e due dallo stesso atomo. In questo caso si parla di legame dativo.

Quando si parla di composti covalenti in chimica ci si riferisce a molecole formate prevalentemente da legami chimici di tipo covalente, ad esempio il cloro, Cl2, e l’azoto, N2.

Chi può formare un legame covalente? I legami covalenti sono caratteristici di atomi altamente elettronegativi, quindi non metallici. Inoltre, la differenza di elettronegatività tra i due atomi legati da legami covalenti deve essere bassa o persino nulla (inferiore a 1,9).

disegno legame covalente
Il legame covalente

Come si forma il legame covalente

Il legame covalente si forma tramite condivisione degli elettroni di valenza o di parte di essi. I nuclei dei due atomi attraggono contemporaneamente gli elettroni spaiati, creando così il legame.

Che cosa unisce due nuclei in un legame covalente? L’attrazione è il risultato di un’interazione elettrostatica tra la carica negativa degli elettroni condivisi e la carica positiva dei nuclei degli atomi.

Gli elettroni condivisi si dispongono intorno ai due atomi in maniera delocalizzata, dando forma a una nube elettronica.

Tipi di legame covalente

Quanti tipi di legami covalenti esistono? Esistono due tipi di legami covalenti.

Quali sono i legami covalenti? In chimica distinguiamo tra:

  • legame covalente puro (quando la differenza di elettronegatività tra i due atomi legati è 0 o inferiore a 0,4);
  • legame covalente polare (quando la differenza di elettronegatività tra i due atomi legati è compresa tra 0,4 e 1,9).

Qual è la differenza tra legame ionico e covalente? Il legame ionico si forma quando la differenza di elettronegatività tra due atomi è maggiore rispetto a quella presente nel caso del legame covalente, superiore a 1,9.

Approfondisci: vai alle lezioni sui legami chimici e sui legami chimici deboli.

Legame covalente puro

Il legame covalente puro si forma tra atomi uguali, appartenenti allo stesso elemento chimico, aventi differenza di elettronegatività nulla o minore di 0,4. Un esempio di legame covalente puro è l’idrogeno molecolare, formato da due atomi uguali, H2.

Il legame covalente puro è anche detto legame covalente omopolare o legame covalente apolare. Infatti, gli elettroni condivisi non si concentrano in un atomo piuttosto che nell’altro e di conseguenza non si vengono a formare dei poli con cariche differenti.

Legame covalente polare

Il legame covalente polare si forma tra atomi diversi aventi una certa differenza di elettronegatività, compresa tra 0,4 e 1,9.

Il legame covalente polare è anche detto legame covalente eteropolare.

Nel caso del legame covalente polare, le coppie di elettroni condivise si spostano verso l’atomo più elettronegativo. Di conseguenza, si crea una certa polarità tra l’atomo caricato in parte positivamente e l’atomo caricato in parte negativamente.

Un esempio di legame covalente polare è l’acido cloridrico, HCl. H e Cl hanno in comune una coppia di elettroni. Cl è più elettronegativo di H. La differenza di elettronegatività è pari a 0,96. Pertanto, la coppia di elettroni è concentrata in Cl.

Legami covalenti e valenza

Come scritto sopra, il legame covalente si forma per condivisione di una o più coppie di elettroni tra i nuclei di due atomi.

Secondo la teoria di Lewis, gli elettroni condivisi esercitano una forza attrattiva tra i nuclei, il legame appunto. Inoltre, in base alla regola dell’ottetto, gli atomi per essere stabili tendono a completare il loro livello elettronico esterno, di solito costituito da 8 elettroni. Per farlo condividono coppie di elettroni.

In base al numero di coppie di elettroni condivise, distinguiamo tra:

  • legame covalente singolo;
  • legame covalente doppio;
  • legame covalente triplo.

Ricorda che maggiore è il numero di legami, più l’energia di legame aumenta mentre la distanza di legame diminuisce.

Legame covalente singolo

Nel caso del legame covalente singolo, gli atomi condividono una sola coppia di elettroni. Il legame viene indicato da un singolo trattino, -.

Un esempio di legame covalente singolo è il cloro, Cl2. Entrambi gli atomi di cloro hanno un elettrone esterno spaiato ed entrambi hanno bisogno di un altro elettrone per essere più stabili. La coppia di elettroni viene così condivisa e ciascuno dei due atomi raggiunge l’ottetto.

Un altro esempio è la molecola di etano, CH3 – CH3.

disegno legame covalente singolo
Legame covalente singolo

Legame covalente doppio

Parliamo di legame covalente doppio, quando le coppie di elettroni condivise sono due, rappresentate da un trattino doppio, =. Ciò significa che per raggiungere l’ottetto, i due atomi hanno bisogno di due coppie di elettroni.

Altri esempi di legame covalente doppio sono l’ossigeno, O2, O = O,e l’etene, CH2 = CH2 (rappresentato nell’immagine sotto).

disegno legame covalente doppio
Legame covalente doppio

Legame covalente triplo

Il legame covalente triplo è rappresentato attraverso tre trattini, ≡, e indica che le coppie di elettroni condivise sono tre.

Un esempio di legame triplo è l’azoto molecolare, N2, N ≡ N. Ciascuno dei due atomi di azoto ha 5 elettroni esterni e ne condivide 3. I due atomi raggiungono così l’ottetto attraverso un legame covalente triplo.

Nell’immagine è rappresentato l’etino, CH ≡ CH.

triplo legame covalente
Legame covalente triplo

Legami covalenti e polarità

Come visto sopra, il legame covalente è polare quando tra i due atomi c’è una differenza di elettronegatività compresa tra 0,4 e 1,9.

Tuttavia, questa polarità può essere annullata in caso di simmetria tra i legami all’interno delle molecole.

L’esempio classico è quello dell’anidride carbonica, dove il legame tra C e O è polare, ma i due legami, con polarità uguale ma direzione opposta, rendono l’intera molecola apolare, O = C = O.

Invece, nell’acqua sono presenti due legami covalenti polari tra l’ossigeno e i due atomi di idrogeno. L’ossigeno è più elettronegativo e poiché la molecola non è simmetrica, con un angolo di legame di 104°45’, la molecola è polare.

Più esattamente, l’atomo di ossigeno è il polo negativo e i due atomi di idrogeno sono i poli positivi.

polarità
Polarità del legame covalente

Per capire al meglio i legami covalenti, guarda anche la videolezione con tanti esempi di legami covalenti spiegati dal nostro tutor di chimica.

Video e immagini nel testo di Orlando Cialli, docente e tutor WAU!

Immagine in evidenza di WikimediaImages da Pixabay

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