Legame chimico — tipi ed esempi

Il legame chimico spiega come gli atomi restano uniti nelle sostanze. Nella chimica introduttiva, i tre tipi principali sono il legame ionico, covalente e metallico. Il modo più rapido per distinguerli è chiedersi che cosa fanno principalmente gli elettroni: vengono trasferiti, condivisi oppure delocalizzati in un metallo?

Gli atomi si legano quando la configurazione legata ha un'energia più bassa rispetto agli atomi separati nelle stesse condizioni. Questa idea è più utile che memorizzare etichette, perché il tipo di legame è in realtà un modello del comportamento degli elettroni.

I principali tipi di legame chimico

Legame ionico

Il legame ionico è il modello principale quando gli elettroni vengono trasferiti in misura sufficiente da formare ioni con carica opposta. In molti esempi introduttivi, questo avviene tra un metallo e un non metallo.

Per esempio, il sodio può perdere un elettrone per formare $\text{Na}^+$, e il cloro può acquistare un elettrone per formare $\text{Cl}^-$. L'attrazione tra queste cariche opposte aiuta a tenere unita la sostanza ionica.

Legame covalente

Il legame covalente è il modello principale quando gli atomi condividono coppie di elettroni. Questo avviene di solito tra non metalli.

L'acqua, $\text{H}_2\text{O}$, è un esempio familiare. Gli atomi sono collegati da legami covalenti, ma la condivisione non è perfettamente uguale, quindi i legami sono covalenti polari anziché perfettamente apolari.

Legame metallico

Il legame metallico descrive il legame nei metalli, dove gli elettroni di valenza non sono legati a una sola coppia di atomi nello stesso modo di un semplice legame covalente. Invece, gli elettroni sono delocalizzati su molti atomi nella struttura metallica.

Questo aiuta a spiegare perché metalli come il rame conducono elettricità e spesso possono essere modellati senza frantumarsi come fanno molti cristalli ionici.

Come identificare rapidamente il tipo di legame

Usa questi schemi come indicazioni iniziali, non come leggi assolute:

1. metallo + non metallo spesso suggerisce un legame ionico
2. non metallo + non metallo spesso suggerisce un legame covalente
3. i metalli puri mostrano di solito un legame metallico

Queste scorciatoie funzionano bene in molti casi introduttivi, ma non sono la definizione completa. I legami reali è meglio considerarli come uno spettro di distribuzione elettronica piuttosto che come tre categorie completamente separate.

Esempio svolto: perché il cloruro di sodio è ionico

Il cloruro di sodio, $\text{NaCl}$, è un chiaro esempio di legame ionico. Il sodio ha un elettrone di valenza che può perdere con relativa facilità, e il cloro ha bisogno di un elettrone in più per completare il suo guscio esterno.

$$\text{Na} \to \text{Na}^+ + e^-$$ $$\text{Cl} + e^- \to \text{Cl}^-$$

Dopo questo trasferimento, gli ioni risultanti possono formare una configurazione a energia più bassa rispetto agli atomi neutri separati nelle condizioni adatte. Questo è il motivo principale per cui qui il modello ionico funziona.

Nel cloruro di sodio solido, non hai un singolo $\text{Na}^+$ isolato legato a una singola molecola isolata di $\text{Cl}^-$. Hai invece un reticolo ionico ripetuto, con molti ioni positivi e negativi che si attraggono tra loro.

Questo spiega anche diverse proprietà comuni delle sostanze ioniche: spesso formano cristalli, hanno spesso punti di fusione relativamente alti e conducono elettricità quando gli ioni sono liberi di muoversi, come nel fuso o in molte soluzioni acquose.

Errori comuni sui legami chimici

Trattare "metallo più non metallo" come una definizione

È una scorciatoia utile, ma non una definizione completa. Il legame dipende dalla distribuzione degli elettroni e dalla struttura, non solo dalle etichette degli elementi.

Pensare che covalente significhi condivisione uguale

Covalente significa che gli elettroni sono condivisi, ma la condivisione può essere disuguale. Una condivisione disuguale dà luogo a legami covalenti polari.

Chiamare ogni attrazione un legame chimico

Non ogni forza attrattiva è uno dei principali tipi di legame. Per esempio, il legame a idrogeno è di solito classificato come forza intermolecolare, non come lo stesso tipo di legame primario del legame ionico, covalente o metallico.

Usare la regola dell'ottetto come se non fallisse mai

La regola dell'ottetto è un utile modello iniziale per molti casi degli elementi del gruppo principale, ma ha eccezioni e non dovrebbe essere trattata come una legge universale.

Quando il tipo di legame aiuta a prevedere le proprietà

Conoscere il tipo di legame ti aiuta a prevedere aspetti utili di una sostanza:

1. se una sostanza tende a formare molecole o reticoli estesi
2. se può condurre elettricità come solido, liquido o in soluzione
3. se è probabilmente fragile, flessibile o facile da modellare
4. se la polarità o la formazione di ioni saranno importanti nelle reazioni e nella solubilità

Prova ancora un caso

Prova una tua versione con $\text{MgO}$, $\text{CO}_2$ o il rame. Fatti ogni volta la stessa domanda: gli elettroni vengono principalmente trasferiti, condivisi in una molecola oppure delocalizzati in una struttura metallica? Se vuoi fare un passo in più, passa poi all'elettronegatività, perché aiuta a spiegare perché certi schemi di legame diventano più probabili.