Legame covalente(dal latino "co" insieme e "vales" essendo valido) viene effettuata a spese di una coppia di elettroni appartenente a entrambi gli atomi. Formata tra atomi di non metalli.

L'elettronegatività dei non metalli è piuttosto grande, quindi durante l'interazione chimica di due atomi di non metalli, è impossibile il trasferimento completo di elettroni dall'uno all'altro (come nel caso). In questo caso, è necessario combinare gli elettroni per eseguire.

Ad esempio, discutiamo l'interazione di atomi di idrogeno e cloro:

H 1s 1 - un elettrone

Cl 1s 2 2s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 5 - sette elettroni a livello esterno

Ciascuno dei due atomi manca di un elettrone per avere un guscio elettronico esterno completo. E ciascuno degli atomi assegna "per uso generale" un elettrone. Questo impone la regola dell'ottetto. Questo è meglio rappresentato usando le formule di Lewis:

Formazione di un legame covalente

Gli elettroni condivisi ora appartengono a entrambi gli atomi. L'atomo di idrogeno ha due elettroni (il proprio e l'elettrone condiviso dell'atomo di cloro) e l'atomo di cloro ha otto elettroni (il proprio più l'elettrone condiviso dell'atomo di idrogeno). Questi due elettroni condivisi formano un legame covalente tra gli atomi di idrogeno e di cloro. La particella formata dal legame di due atomi si chiama molecola.

Legame covalente non polare

Un legame covalente si può formare anche tra due lo stesso atomi. Per esempio:

Questo diagramma spiega perché l'idrogeno e il cloro esistono come molecole biatomiche. Grazie all'accoppiamento e alla condivisione di due elettroni, è possibile soddisfare la regola dell'ottetto per entrambi gli atomi.

Oltre ai singoli legami, si può formare un legame covalente doppio o triplo, come, ad esempio, nelle molecole di ossigeno O 2 o azoto N 2. Gli atomi di azoto hanno cinque elettroni di valenza, quindi sono necessari altri tre elettroni per completare il guscio. Ciò si ottiene condividendo tre coppie di elettroni come mostrato di seguito:

I composti covalenti sono generalmente gas, liquidi o solidi a punto di fusione relativamente basso. Una delle rare eccezioni è il diamante, che fonde sopra i 3.500°C. Ciò è dovuto alla struttura del diamante, che è un reticolo continuo di atomi di carbonio legati in modo covalente, piuttosto che un insieme di singole molecole. Praticamente qualsiasi cristallo di diamante, indipendentemente dalle sue dimensioni, è un'enorme molecola.

Un legame covalente si verifica quando gli elettroni di due atomi non metallici si combinano. La struttura risultante è chiamata molecola.

Legame covalente polare

Nella maggior parte dei casi, due atomi legati covalentemente hanno diverso l'elettronegatività e gli elettroni condivisi non appartengono a due atomi allo stesso modo. Il più delle volte, sono più vicini a un atomo che a un altro. In una molecola di acido cloridrico, ad esempio, gli elettroni che formano un legame covalente si trovano più vicini all'atomo di cloro, poiché la sua elettronegatività è superiore a quella dell'idrogeno. Tuttavia, la differenza nella capacità di attrarre gli elettroni non è così grande che si verifica un trasferimento completo di un elettrone da un atomo di idrogeno a un atomo di cloro. Pertanto, il legame tra atomi di idrogeno e cloro può essere visto come un incrocio tra un legame ionico (trasferimento completo di elettroni) e un legame covalente non polare (disposizione simmetrica di una coppia di elettroni tra due atomi). La carica parziale sugli atomi è indicata dalla lettera greca δ. Questa connessione si chiama covalente polare legame, e la molecola di acido cloridrico è detta polare, cioè ha un'estremità carica positivamente (atomo di idrogeno) e un'estremità caricata negativamente (atomo di cloro).

La tabella seguente elenca i principali tipi di legami ed esempi di sostanze:

Meccanismo di scambio e donatore-accettore di formazione del legame covalente

1) Meccanismo di scambio. Ogni atomo dà un elettrone spaiato a una coppia di elettroni comune.

2) Meccanismo donatore-accettore. Un atomo (donatore) fornisce una coppia di elettroni e un altro atomo (accettore) fornisce un orbitale libero per questa coppia.

.

Sai che gli atomi possono combinarsi tra loro per formare sostanze sia semplici che complesse. In questo caso si formano vari tipi di legami chimici: ionico, covalente (non polare e polare), metallico e idrogeno. Una delle proprietà più essenziali degli atomi degli elementi che determina quale legame si forma tra loro - ionico o covalente - è l'elettronegatività, cioè la capacità degli atomi di un composto di attrarre a sé gli elettroni.

Una valutazione quantitativa condizionale dell'elettronegatività è data dalla scala dell'elettronegatività relativa.

Nei periodi, c'è una tendenza generale verso un aumento dell'elettronegatività degli elementi e nei gruppi - la loro caduta. Gli elementi per elettronegatività sono disposti in una riga, in base alla quale è possibile confrontare le elettronegatività di elementi situati in periodi diversi.

Il tipo di legame chimico dipende da quanto è grande la differenza nei valori di elettronegatività degli atomi di collegamento degli elementi. Più gli atomi degli elementi che formano il legame differiscono in elettronegatività, più il legame chimico è polare. È impossibile tracciare una linea netta tra i tipi di legami chimici. Nella maggior parte dei composti, il tipo di legame chimico è intermedio; per esempio, un legame chimico covalente altamente polare è vicino a un legame ionico. A seconda di quale dei casi limite il legame chimico è più vicino in natura, si parla di legame polare ionico o covalente.

Un legame ionico è formato dall'interazione di atomi, che differiscono nettamente l'uno dall'altro nell'elettronegatività. Ad esempio, i metalli tipici litio (Li), sodio (Na), potassio (K), calcio (Ca), stronzio (Sr), bario (Ba) formano un legame ionico con tipici non metalli, principalmente alogeni.

Oltre agli alogenuri di metalli alcalini, si formano anche legami ionici in composti come alcali e sali. Ad esempio, nell'idrossido di sodio (NaOH) e nel solfato di sodio (Na 2 SO 4), esistono legami ionici solo tra atomi di sodio e ossigeno (altri legami sono polari covalenti).

Quando gli atomi con la stessa elettronegatività interagiscono, si formano molecole con un legame covalente non polare. Tale legame esiste nelle molecole delle seguenti sostanze semplici: H 2, F 2, Cl 2, O 2, N 2. I legami chimici in questi gas sono formati da coppie di elettroni comuni, ad es. quando le corrispondenti nubi di elettroni si sovrappongono, a causa dell'interazione elettrone-nucleare, che avviene quando gli atomi si avvicinano.

Quando si compongono le formule elettroniche delle sostanze, va ricordato che ogni coppia di elettroni comune è un'immagine condizionale di un'aumentata densità elettronica risultante dalla sovrapposizione delle corrispondenti nuvole di elettroni.

Nell'interazione degli atomi, i cui valori delle elettrorequenze differiscono, ma non in modo netto, si verifica uno spostamento della coppia di elettroni comune a un atomo più elettronegativo.È il tipo più comune di legame chimico che si trova sia nei composti inorganici che in quelli organici.

I legami covalenti includono completamente quei legami che sono formati dal meccanismo donatore-accettore, ad esempio, negli ioni di idronio e ammonio.

Legame metallico.

Il legame che si forma a seguito dell'interazione di elettroni relativamente liberi con ioni metallici è chiamato legame metallico. Questo tipo di legame è tipico per sostanze semplici: i metalli.

L'essenza del processo di formazione del legame metallico è la seguente: gli atomi di metallo donano facilmente elettroni di valenza e si trasformano in ioni con carica positiva. Elettroni relativamente liberi, staccati dall'atomo, si muovono tra gli ioni metallici positivi. Tra loro sorge un legame metallico, cioè gli elettroni sembrano cementare gli ioni positivi del reticolo cristallino dei metalli.

Legame idrogeno.

Il legame che si forma tra gli atomi di idrogeno di una molecola e l'atomo di un elemento fortemente elettronegativo(O, N, F) un'altra molecola è chiamata legame idrogeno.

Potrebbe sorgere la domanda: perché esattamente l'idrogeno forma un legame chimico così specifico?

Questo perché il raggio atomico dell'idrogeno è molto piccolo. Inoltre, quando si sposta o si cede completamente il suo unico elettrone, l'idrogeno acquisisce una carica positiva relativamente alta, grazie alla quale l'idrogeno di una molecola interagisce con gli atomi di elementi elettronegativi che hanno una carica negativa parziale che entra nella composizione di altre molecole (HF, H2O, NH3) ...

Diamo un'occhiata ad alcuni esempi. Di solito rappresentiamo la composizione dell'acqua con la formula chimica H 2 O. Tuttavia, questo non è del tutto accurato. Sarebbe più corretto indicare la composizione dell'acqua con la formula (H 2 O) n, dove n = 2,3,4, ecc. Ciò è spiegato dal fatto che le singole molecole d'acqua sono collegate attraverso legami idrogeno.

Il legame idrogeno è solitamente indicato con punti. È molto più debole dei legami ionici o covalenti, ma più forte delle normali interazioni intermolecolari.

La presenza di legami idrogeno spiega l'aumento del volume dell'acqua al diminuire della temperatura. Ciò è dovuto al fatto che al diminuire della temperatura, le molecole diventano più forti e quindi la densità del loro "impaccamento" diminuisce.

Quando si studiava la chimica organica, è sorta la seguente domanda: perché i punti di ebollizione degli alcoli sono molto più alti dei corrispondenti idrocarburi? Ciò è spiegato dal fatto che si formano anche legami idrogeno tra le molecole di alcol.

Un aumento del punto di ebollizione degli alcoli si verifica anche a causa dell'allargamento delle loro molecole.

Il legame idrogeno è tipico anche di molti altri composti organici (fenoli, acidi carbossilici, ecc.). Dai corsi di chimica organica e di biologia generale, sai che la presenza di un legame idrogeno spiega la struttura secondaria delle proteine, la struttura della doppia elica del DNA, cioè il fenomeno della complementarità.

Il concetto di legame chimico è di non poca importanza in vari campi della chimica come scienza. Ciò è dovuto al fatto che è con il suo aiuto che i singoli atomi sono in grado di combinarsi in molecole, formando tutti i tipi di sostanze, che a loro volta sono oggetto di ricerca chimica.

La varietà di atomi e molecole è associata all'emergere di vari tipi di legami tra di loro. Diverse classi di molecole sono caratterizzate dalle proprie caratteristiche della distribuzione degli elettroni e quindi dai propri tipi di legami.

Concetti basilari

Legame chimicoè chiamato un insieme di interazioni che portano al legame degli atomi con la formazione di particelle stabili di una struttura più complessa (molecole, ioni, radicali), nonché aggregati (cristalli, vetri, ecc.). La natura di queste interazioni è di natura elettrica e sorgono durante la distribuzione degli elettroni di valenza negli atomi che si avvicinano.

Valenza accettata nominare la capacità di un atomo di formare un certo numero di legami con altri atomi. Nei composti ionici, il numero di elettroni donati o attaccati è preso come valore di valenza. Nei composti covalenti, è uguale al numero di coppie di elettroni comuni.

Sotto lo stato di ossidazione è inteso come condizionale la carica che potrebbe esserci su un atomo se tutti i legami covalenti polari fossero ionici.

La molteplicità della comunicazione si chiama il numero di coppie di elettroni condivise tra gli atomi considerati.

I legami considerati nei vari rami della chimica possono essere suddivisi in due tipi di legami chimici: quelli che portano alla formazione di nuove sostanze (intramolecolari) , e quelli che sorgono tra le molecole (intermolecolari).

Caratteristiche di base della comunicazione

Dall'energia della comunicazioneè chiamata l'energia necessaria per rompere tutti i legami esistenti nella molecola. È anche l'energia rilasciata durante la formazione di un legame.

Lunghezza della comunicazione si riferisce alla distanza tra nuclei adiacenti di atomi in una molecola, alla quale le forze di attrazione e repulsione sono bilanciate.

Queste due caratteristiche del legame chimico degli atomi sono una misura della sua forza: più corta è la lunghezza e maggiore è l'energia, più forte è il legame.

Angolo di valenzaè consuetudine chiamare l'angolo tra le linee rappresentate che passano nella direzione del legame attraverso i nuclei degli atomi.

Metodi di descrizione della relazione

I due approcci più comuni per spiegare il legame chimico, presi in prestito dalla meccanica quantistica:

Metodo dell'orbitale molecolare. Considera una molecola come un insieme di elettroni e nuclei di atomi, con ogni singolo elettrone che si muove nel campo d'azione di tutti gli altri elettroni e nuclei. La molecola ha una struttura orbitale e tutti i suoi elettroni sono distribuiti lungo queste orbite. Inoltre, questo metodo è chiamato MO LCAO, che sta per "orbitale molecolare - combinazione lineare"

Metodo dei legami di valenza. Rappresenta una molecola come un sistema di due orbitali molecolari centrali. Inoltre, ciascuno di essi corrisponde a un legame tra due atomi adiacenti nella molecola. Il metodo si basa sulle seguenti disposizioni:

1. La formazione di un legame chimico viene effettuata da una coppia di elettroni aventi spin opposti, che si trovano tra i due atomi considerati. La coppia di elettroni formata appartiene a due atomi allo stesso modo.
2. Il numero di legami formati dall'uno o dall'altro atomo è uguale al numero di elettroni spaiati negli stati fondamentale e eccitato.
3. Se le coppie elettroniche non prendono parte alla formazione di un legame, vengono chiamate coppie solitarie.

elettronegatività

È possibile determinare il tipo di legame chimico nelle sostanze in base alla differenza nei valori delle elettronegatività dei suoi atomi costituenti. Sotto elettronegatività comprendere la capacità degli atomi di estrarre coppie di elettroni comuni (nube di elettroni), che porta alla polarizzazione del legame.

Esistono vari modi per determinare i valori delle elettronegatività degli elementi chimici. Tuttavia, la più utilizzata è la scala basata su dati termodinamici, proposta nel 1932 da L. Pauling.

Più significativa è la differenza nelle elettronegatività degli atomi, più si manifesta la sua ionicità. Al contrario, valori uguali o vicini di elettronegatività indicano la natura covalente del legame. In altre parole, è possibile determinare matematicamente quale tipo di legame chimico si osserva in una particolare molecola. Per fare ciò, è necessario calcolare - la differenza tra le elettronegatività degli atomi usando la formula: X = | X 1 -NS 2 |.

• Se X> 1.7, allora il legame è ionico.
• Se 0.5≤ΔX≤1.7, allora il legame covalente è polare.
• Se X = 0 o vicino ad esso, allora il legame si riferisce a un covalente non polare.

Legame ionico

Un legame ionico è chiamato tale legame che appare tra ioni o dovuto alla completa estrazione di una coppia di elettroni comune da parte di uno degli atomi. Nelle sostanze, questo tipo di legame chimico viene effettuato dalle forze di attrazione elettrostatica.

Gli ioni sono particelle cariche formate da atomi come risultato dell'attaccamento o del rilascio di elettroni. Se un atomo accetta elettroni, acquisisce una carica negativa e diventa un anione. Se l'atomo dona elettroni di valenza, diventa una particella carica positivamente chiamata catione.

È caratteristico dei composti formati dall'interazione di atomi di metalli tipici con atomi di non metalli tipici. La parte principale di questo processo è il desiderio degli atomi di acquisire configurazioni elettroniche stabili. E i tipici metalli e non metalli per questa necessità di dare o ricevere solo 1-2 elettroni, cosa che fanno facilmente.

Il meccanismo della formazione di un legame chimico ionico in una molecola è tradizionalmente considerato sull'esempio dell'interazione di sodio e cloro. Gli atomi di metalli alcalini donano facilmente un elettrone tirato da un atomo di alogeno. Il risultato è un catione Na+ e un anione Cl-, che sono tenuti insieme dall'attrazione elettrostatica.

Non esiste un legame ionico ideale. Anche in tali composti, che sono spesso indicati come ionici, la transizione finale degli elettroni da atomo ad atomo non avviene. La coppia di elettroni formata rimane ancora di uso comune. Pertanto, si parla del grado di ionicità del legame covalente.

Il legame ionico è caratterizzato da due proprietà principali correlate tra loro:

• non direzionalità, cioè il campo elettrico attorno allo ione ha la forma di una sfera;
• l'insaturazione, cioè il numero di ioni di carica opposta che possono essere localizzati attorno a qualsiasi ione, è determinata dalla loro dimensione.

Legame chimico covalente

Il legame formato quando le nubi di elettroni di atomi non metallici si sovrappongono, cioè eseguite da una coppia di elettroni comune, è chiamato legame covalente. Il numero di coppie di elettroni condivise determina la molteplicità del legame. Pertanto, gli atomi di idrogeno sono collegati da un singolo legame H ··· H e gli atomi di ossigeno formano un doppio legame O :: O.

Esistono due meccanismi per la sua formazione:

• Scambio - ogni atomo rappresenta un elettrone per la formazione di una coppia comune: А
• Donatore-accettore: per la formazione di un legame, uno degli atomi (donatore) fornisce una coppia di elettroni e il secondo (accettore) fornisce un orbitale libero per il suo posizionamento: A +: B = A: B.

Anche i metodi di sovrapposizione delle nuvole di elettroni durante la formazione di un legame chimico covalente sono diversi.

1. Diretto. La regione di sovrapposizione delle nuvole giace su una linea immaginaria diritta che collega i nuclei degli atomi in esame. In questo caso, si formano legami . Il tipo di legame chimico che si verifica in questo caso dipende dal tipo di nubi di elettroni che si sovrappongono: s-s, s-p, p-p, s-d o p-d σ-legami. In una particella (molecola o ione) è possibile un solo legame σ tra due atomi vicini.
2. Laterale. Viene eseguito su entrambi i lati della linea che collega i nuclei atomici. È così che si forma un legame e sono possibili anche le sue varietà: p-p, p-d, d-d. A parte il legame , il legame non si forma mai; può essere in molecole contenenti legami multipli (doppi e tripli).

Proprietà del legame covalente

Sono loro che determinano le caratteristiche chimiche e fisiche dei composti. Le proprietà principali di qualsiasi legame chimico nelle sostanze sono la sua direzionalità, polarità e polarizzabilità, nonché la saturazione.

Messa a fuoco la connessione è dovuta alle peculiarità della struttura molecolare delle sostanze e della forma geometrica delle loro molecole. La sua essenza è che la migliore sovrapposizione di nuvole di elettroni è possibile con un certo orientamento nello spazio. Sopra, le opzioni per la formazione di obbligazioni e sono già state considerate.

Sotto saturazione comprendere la capacità degli atomi di formare un certo numero di legami chimici in una molecola. Il numero di legami covalenti per ogni atomo è limitato dal numero di orbitali esterni.

Polarità legame dipende dalla differenza nei valori di elettronegatività degli atomi. L'uniformità della distribuzione degli elettroni tra i nuclei degli atomi dipende da questo. Un legame covalente per questo carattere può essere polare o non polare.

• Se la coppia di elettroni comune appartiene allo stesso modo a ciascuno degli atomi e si trova alla stessa distanza dai loro nuclei, il legame covalente non è polare.
• Se la coppia comune di elettroni viene spostata sul nucleo di uno degli atomi, si forma un legame chimico polare covalente.

Polarizzabilitàè espresso dallo spostamento degli elettroni di legame sotto l'azione di un campo elettrico esterno, che può appartenere ad un'altra particella, legami vicini nella stessa molecola, o provenire da sorgenti esterne di campi elettromagnetici. Quindi, un legame covalente sotto la loro influenza può cambiare la sua polarità.

L'ibridazione degli orbitali è intesa come un cambiamento nella loro forma durante l'implementazione di un legame chimico. Ciò è necessario per ottenere la sovrapposizione più efficace. Esistono i seguenti tipi di ibridazione:

• sp 3. Uno s e tre orbitali p formano quattro orbitali "ibridi" della stessa forma. Esternamente, assomiglia a un tetraedro con un angolo tra gli assi di 109 °.
• sp 2. Un orbitale s e due orbitali p formano un triangolo piatto con un angolo tra gli assi di 120 °.
• sp. Un orbitale s e un orbitale p formano due orbitali "ibridi" con un angolo tra i loro assi di 180 °.

Una caratteristica della struttura degli atomi di metallo è un raggio piuttosto ampio e la presenza di un piccolo numero di elettroni negli orbitali esterni. Di conseguenza, in tali elementi chimici, il legame tra il nucleo e gli elettroni di valenza è relativamente debole e si rompe facilmente.

Metallo un legame è chiamato tale interazione tra atomi-ioni di metalli, che viene effettuata con l'aiuto di elettroni delocalizzati.

Nelle particelle metalliche, gli elettroni di valenza possono facilmente lasciare gli orbitali esterni e occupare posti vacanti su di essi. Quindi, in tempi diversi la stessa particella può essere un atomo e uno ione. Gli elettroni da essi staccati si muovono liberamente per tutto il volume del reticolo cristallino e realizzano un legame chimico.

Questo tipo di legame ha somiglianze con ionico e covalente. Per quanto riguarda il legame ionico, gli ioni sono necessari per l'esistenza di un legame metallico. Ma se per l'implementazione dell'interazione elettrostatica nel primo caso sono necessari cationi e anioni, nel secondo il ruolo delle particelle cariche negativamente è svolto dagli elettroni. Se confrontiamo un legame metallico con un legame covalente, sono necessari elettroni comuni per la formazione di entrambi. Tuttavia, a differenza di un legame chimico polare, non sono localizzati tra due atomi, ma appartengono a tutte le particelle metalliche nel reticolo cristallino.

Le proprietà speciali di quasi tutti i metalli sono dovute al legame metallico:

• plasticità, è presente a causa della possibilità di spostamento di strati di atomi nel reticolo cristallino, trattenuto dal gas di elettroni;
• lucentezza metallica, che si osserva a causa della riflessione dei raggi luminosi dagli elettroni (in uno stato polveroso non c'è reticolo cristallino e, quindi, gli elettroni si muovono lungo di esso);
• conduttività elettrica, che viene effettuata da un flusso di particelle cariche, e in questo caso piccoli elettroni si muovono liberamente tra grandi ioni metallici;
• la conduttività termica è osservata a causa della capacità degli elettroni di trasferire calore.

Questo tipo di legame chimico è talvolta indicato come un intermedio tra le interazioni covalenti e intermolecolari. Se un atomo di idrogeno ha un legame con uno degli elementi fortemente elettronegativi (come fosforo, ossigeno, cloro, azoto), allora è in grado di formare un ulteriore legame chiamato idrogeno.

È molto più debole di tutti i tipi di legami considerati sopra (energia non superiore a 40 kJ/mol), ma non può essere trascurato. Ecco perché il legame chimico dell'idrogeno nel diagramma appare come una linea tratteggiata.

La formazione di un legame idrogeno è possibile grazie alla simultanea interazione elettrostatica donatore-accettore. Una grande differenza nei valori dell'elettronegatività porta alla comparsa di un'eccessiva densità elettronica sugli atomi di O, N, F e altri, nonché alla sua mancanza sull'atomo di idrogeno. Nel caso in cui non vi sia alcun legame chimico esistente tra tali atomi, quando sono sufficientemente vicini, si attivano le forze di attrazione. In questo caso, il protone è l'accettore della coppia di elettroni e il secondo atomo è il donatore.

Un legame idrogeno può sorgere sia tra molecole adiacenti, ad esempio acqua, acidi carbossilici, alcoli, ammoniaca, sia all'interno di una molecola, ad esempio acido salicilico.

La presenza di un legame idrogeno tra le molecole d'acqua spiega alcune delle sue proprietà fisiche uniche:

• I valori della sua capacità termica, costante dielettrica, punti di ebollizione e fusione, secondo i calcoli, dovrebbero essere significativamente inferiori a quelli reali, il che è spiegato dalla connessione delle molecole e dalla necessità di spendere energia per rompere l'idrogeno intermolecolare obbligazioni.
• A differenza di altre sostanze, il volume dell'acqua aumenta al diminuire della temperatura. Ciò è dovuto al fatto che le molecole occupano una certa posizione nella struttura cristallina del ghiaccio e si allontanano l'una dall'altra per la lunghezza del legame idrogeno.

Questo legame svolge un ruolo speciale per gli organismi viventi, poiché la sua struttura speciale, e quindi le proprietà, sono determinate dalla sua presenza nelle molecole proteiche. Inoltre, anche gli acidi nucleici, che costituiscono la doppia elica del DNA, sono legati da legami idrogeno.

legami di cristallo

La stragrande maggioranza dei solidi ha un reticolo cristallino, una speciale disposizione reciproca delle particelle che li formano. In questo caso, si osserva una periodicità tridimensionale e atomi, molecole o ioni si trovano nei nodi, che sono collegati da linee immaginarie. A seconda della natura di queste particelle e dei legami tra di esse, tutte le strutture cristalline si dividono in atomiche, molecolari, ioniche e metalliche.

I siti del reticolo cristallino ionico sono cationi e anioni. Inoltre, ciascuno di essi è circondato da un numero rigorosamente definito di ioni con solo cariche opposte. Un tipico esempio è il cloruro di sodio (NaCl). Tendono ad avere punti di fusione e durezza elevati poiché richiedono molta energia per rompersi.

Nei siti del reticolo cristallino molecolare ci sono molecole di sostanze formate da un legame covalente (ad esempio, I 2). Sono collegati tra loro da una debole interazione di van der Waals e, quindi, una tale struttura è facile da distruggere. Tali composti hanno punti di ebollizione e di fusione bassi.

Il reticolo cristallino atomico è formato dagli atomi di elementi chimici con alti valori di valenza. Sono collegati da forti legami covalenti, il che significa che le sostanze si distinguono per alti punti di ebollizione, punti di fusione e grande durezza. Un esempio è un diamante.

Pertanto, tutti i tipi di legami presenti nelle sostanze chimiche hanno le loro caratteristiche, che spiegano le sottigliezze dell'interazione delle particelle in molecole e sostanze. Le proprietà delle connessioni dipendono da esse. Determinano tutti i processi che si verificano nell'ambiente.

Il legame chimico, i suoi tipi, le sue proprietà, insieme a è uno dei capisaldi di un'interessante scienza chiamata chimica. In questo articolo analizzeremo tutti gli aspetti dei legami chimici, il loro significato nella scienza, forniremo esempi e molto altro.

Cos'è il legame chimico?

In chimica, un legame chimico è inteso come l'adesione reciproca degli atomi in una molecola e, come risultato dell'azione della forza di attrazione che esiste tra. È grazie ai legami chimici che si formano vari composti chimici, questa è la natura del legame chimico.

Tipi di legami chimici

Il meccanismo di formazione di un legame chimico dipende fortemente dal suo tipo o tipo; in generale, i seguenti tipi principali di legami chimici differiscono:

• Legame chimico covalente (che a sua volta può essere polare e non polare)
• Legame ionico
• connessione
• Legame chimico

come le persone.

Per quanto riguarda, un articolo separato è dedicato ad esso sul nostro sito Web e puoi leggere più in dettaglio al link. Inoltre, analizzeremo più in dettaglio tutti gli altri principali tipi di legami chimici.

Legame chimico ionico

La formazione di un legame chimico ionico si verifica quando due ioni con cariche diverse sono reciprocamente attratti dall'elettricità. Gli ioni sono solitamente semplici con tali legami chimici, costituiti da un atomo di materia.

Diagramma del legame chimico ionico.

Una caratteristica del tipo ionico di un legame chimico è la sua mancanza di saturazione e, di conseguenza, un numero molto diverso di ioni di carica opposta può unirsi a uno ione o addirittura a un intero gruppo di ioni. Un esempio di legame chimico ionico è il composto di fluoruro di cesio CsF, in cui il livello di "ionicità" è quasi del 97%.

Legame chimico idrogeno

Molto prima della comparsa della moderna teoria dei legami chimici nella sua forma moderna, gli scienziati chimici hanno notato che i composti dell'idrogeno con non metalli hanno varie proprietà sorprendenti. Diciamo che il punto di ebollizione dell'acqua e insieme all'acido fluoridrico è molto più alto di quanto potrebbe essere, ecco un esempio già pronto di un legame chimico idrogeno.

L'immagine mostra un diagramma della formazione di un legame chimico idrogeno.

La natura e le proprietà del legame chimico dell'idrogeno sono dovute alla capacità dell'atomo di idrogeno H di formare un altro legame chimico, da cui il nome di questo legame. La ragione per la formazione di tale connessione sono le proprietà delle forze elettrostatiche. Ad esempio, la nuvola di elettroni generale in una molecola di acido fluoridrico è così spostata verso il fluoro che lo spazio attorno all'atomo di questa sostanza è saturato con un campo elettrico negativo. Intorno all'atomo di idrogeno, soprattutto quando è privato del suo unico elettrone, tutto è esattamente l'opposto, il suo campo di elettroni è molto più debole e, di conseguenza, ha una carica positiva. E le cariche positive e negative, come sai, sono attratte, in un modo così semplice e c'è un legame idrogeno.

Legame chimico dei metalli

Quale legame chimico è tipico dei metalli? Queste sostanze hanno il loro tipo di legame chimico: gli atomi di tutti i metalli sono disposti non proprio così, ma in un certo modo, l'ordine della loro disposizione è chiamato reticolo cristallino. Gli elettroni di atomi diversi formano una nuvola di elettroni comune, mentre interagiscono debolmente tra loro.

Ecco come appare un legame chimico metallico.

Qualsiasi metallo può essere usato come esempio di legame chimico metallico: sodio, ferro, zinco e così via.

Come determinare il tipo di legame chimico

A seconda delle sostanze che vi prendono parte, se un metallo e un non metallo, il legame è ionico, se due metalli, quindi metallico, se due non metalli, quindi covalente.

Proprietà del legame chimico

Per confrontare diverse reazioni chimiche, vengono utilizzate diverse caratteristiche quantitative, come ad esempio:

• lunghezza,
• energia,
• polarità,
• ordine dei collegamenti.

Diamo un'occhiata più da vicino a loro.

Lunghezza del legame - la distanza di equilibrio tra i nuclei degli atomi, che sono collegati da un legame chimico. Solitamente misurato sperimentalmente.

L'energia di un legame chimico determina la sua forza. In questo caso, l'energia si riferisce allo sforzo richiesto per rompere un legame chimico e separare gli atomi.

La polarità di un legame chimico mostra quanto la densità elettronica è spostata verso uno degli atomi. La capacità degli atomi di spostare la densità elettronica su se stessi, o in termini semplici, "tirarsi addosso la coperta" in chimica è chiamata elettronegatività.

Tutti i composti chimici si formano attraverso la formazione di un legame chimico. E a seconda del tipo di particelle di collegamento, si distinguono diversi tipi. Il più basilare- è covalente polare, covalente non polare, metallico e ionico. Oggi parleremo di ionico.

In contatto con

Cosa sono gli ioni?

Si forma tra due atomi - di regola, a condizione che la differenza di elettronegatività tra loro sia molto grande. L'elettronegatività di atomi e ioni viene valutata utilizzando la scala Polling.

Pertanto, al fine di considerare correttamente le caratteristiche dei composti, è stato introdotto il concetto di ionicità. Questa caratteristica consente di determinare la percentuale di un particolare legame esattamente ionico.

Il composto con la più alta ionicità è il fluoruro di cesio, in cui è circa il 97%. Il legame ionico è caratteristico per sostanze formate da atomi di metallo situati nel primo e secondo gruppo di D.I. Mendeleev e gli atomi dei non metalli, che sono nel sesto e nel settimo gruppo della stessa tabella.

Nota! Va notato che non esiste un composto in cui la relazione sia esclusivamente ionica. Per gli elementi attualmente scoperti, non è possibile ottenere una differenza di elettronegatività così grande per ottenere un composto ionico al 100%. Pertanto, la definizione di legame ionico non è del tutto corretta, poiché vengono effettivamente considerati composti con interazione ionica parziale.

Perché hanno introdotto questo termine, se in realtà un tale fenomeno non esiste? Il fatto è che questo approccio ha aiutato a spiegare molte delle sfumature nelle proprietà di sali, ossidi e altre sostanze. Ad esempio, perché sono altamente solubili in acqua e il loro le soluzioni sono in grado di condurre corrente elettrica... Questo non può essere spiegato da nessun altro punto di vista.

Meccanismo di formazione

La formazione di un legame ionico è possibile solo se sono soddisfatte due condizioni: se l'atomo metallico che partecipa alla reazione è in grado di donare facilmente elettroni che si trovano all'ultimo livello energetico, e l'atomo non metallico è in grado di accettare questi elettroni. Gli atomi di metallo sono per natura agenti riducenti, cioè sono capaci di donazione di elettroni.

Ciò è dovuto al fatto che all'ultimo livello di energia in un metallo possono esserci da uno a tre elettroni e il raggio della particella stessa è piuttosto grande. Pertanto, la forza di interazione del nucleo con gli elettroni all'ultimo livello è così piccola che possono facilmente lasciarla. Con i non metalli la situazione è completamente diversa. Loro hanno piccolo raggio, e il numero dei propri elettroni all'ultimo livello può essere compreso tra tre e sette.

E l'interazione tra loro e il nucleo positivo è abbastanza forte, ma ogni atomo si sforza di completare il livello di energia, quindi gli atomi del non metallo si sforzano di ottenere gli elettroni mancanti.

E quando due atomi - un metallo e un non metallo - si incontrano, gli elettroni si spostano da un atomo metallico a un atomo non metallico e si forma un'interazione chimica.

Schema di collegamento

La figura mostra chiaramente come avviene la formazione del legame ionico. Inizialmente, ci sono atomi di sodio e cloro con carica neutra.

Il primo ha un elettrone all'ultimo livello energetico, il secondo sette. Successivamente, una transizione elettronica dal sodio al cloro e la formazione di due ioni. Che si combinano tra loro per formare una sostanza. Che cos'è uno ione? Lo ione è una particella carica in cui il numero di protoni non è uguale al numero di elettroni.

Differenze dal tipo covalente

Il legame ionico non ha direzione a causa della sua specificità. Ciò è dovuto al fatto che il campo elettrico di uno ione è una sfera, mentre diminuisce o aumenta in una direzione uniformemente, obbedendo alla stessa legge.

A differenza del covalente, che è formato dalla sovrapposizione di nuvole di elettroni.

La seconda differenza è che il legame covalente è saturo... Cosa significa? Il numero di nuvole elettroniche che possono prendere parte all'interazione è limitato.

E nel campo ionico, a causa del fatto che il campo elettrico ha una forma sferica, può combinarsi con un numero illimitato di ioni. Ciò significa che possiamo dire che non è saturo.

Può anche essere caratterizzato da molte altre proprietà:

1. L'energia di legame è una caratteristica quantitativa e dipende dalla quantità di energia che deve essere spesa per romperla. Dipende da due criteri: lunghezza del legame e carica ionica partecipando alla sua educazione. Il legame è tanto più forte quanto minore è la sua lunghezza e maggiori sono le cariche degli ioni che lo formano.
2. Lunghezza - questo criterio è già stato menzionato nel paragrafo precedente. Dipende unicamente dal raggio delle particelle che partecipano alla formazione del composto. Il raggio degli atomi cambia come segue: diminuisce nel periodo all'aumentare del numero seriale e aumenta nel gruppo.

Sostanze con legami ionici

È caratteristico di un numero significativo di composti chimici. Si tratta soprattutto di sali, compreso il noto sale da cucina. Si trova in tutte le connessioni dove c'è un diretto contatto tra metallo e non metallo... Ecco alcuni esempi di sostanze legate ionicamente:

• cloruri di sodio e potassio,
• fluoruro di cesio,
• ossido di magnesio.

Può anche manifestarsi in connessioni complesse.

Ad esempio solfato di magnesio.

Ecco la formula per una sostanza con un legame ionico e covalente:

Si formerà un legame ionico tra gli ioni ossigeno e magnesio, ma zolfo e sono già collegati tra loro utilizzando uno polare covalente.

Da cui possiamo concludere che i legami ionici sono caratteristici di composti chimici complessi.

Cos'è il legame ionico in chimica?

Tipi di legami chimici: ionici, covalenti, metallici

Produzione

Le proprietà dipendono direttamente dal dispositivo reticolo cristallino... Pertanto, tutti i composti con un legame ionico sono facilmente solubili in acqua e altri solventi polari, sono conduttivi e sono dielettrici. Allo stesso tempo, sono piuttosto refrattari e fragili. Le proprietà di queste sostanze sono spesso utilizzate nella progettazione di dispositivi elettrici.