Legame covalente

Un legame covalente è un legame chimico in cui gli atomi condividono una o più coppie di elettroni. Nella chimica di base, questo avviene di solito tra atomi non metallici e spiega molte molecole comuni come $\text{H}_2$, $\text{O}_2$, $\text{H}_2\text{O}$ e $\text{CO}_2$.

Se devi ricordare una sola idea, ricorda questa: il legame covalente riguarda la condivisione degli elettroni, non il loro trasferimento completo da un atomo a un altro.

Perché si formano i legami covalenti

Gli atomi spesso si legano perché una configurazione legata ha energia più bassa rispetto agli stessi atomi separati. In molti casi introduttivi, la condivisione degli elettroni permette a ciascun atomo di completare più pienamente il proprio guscio esterno.

Per molti atomi dei gruppi principali, questo si descrive con la regola dell’ottetto. Questa regola è utile, ma è un modello, non una legge. L’idrogeno è un’eccezione comune perché di solito è stabile con $2$ elettroni, non con $8$.

Che cosa significa condividere elettroni

In un legame covalente, gli elettroni sono attratti da entrambi i nuclei. Questa attrazione condivisa tiene uniti gli atomi.

La condivisione non deve essere per forza uguale. Se un atomo attrae gli elettroni condivisi più fortemente, il legame è ancora covalente, ma è un legame covalente polare invece che apolare.

Esempio svolto: come si forma $\text{H}_2$

Due atomi di idrogeno possono formare $\text{H}_2$. Ogni atomo di idrogeno parte con un elettrone, e ciascuno è più stabile con $2$ elettroni nel suo primo guscio.

Quando i due atomi condividono una coppia di elettroni, ciascun idrogeno conta effettivamente quella coppia condivisa nel proprio guscio esterno. In questo modo, ogni atomo ottiene il duetto stabile di cui ha bisogno.

Spesso lo vedrai rappresentato così:

$$\text{H} \cdot + \cdot \text{H} \rightarrow \text{H}:\text{H}$$

I due puntini nella struttura finale rappresentano una coppia di elettroni condivisa, cioè un singolo legame covalente.

Questo è l’esempio più semplice di legame covalente perché l’idrogeno non ha bisogno di un ottetto. Gli basta un duetto, quindi una sola coppia condivisa è sufficiente.

Legami covalenti singoli, doppi e tripli

Un legame singolo ha una coppia di elettroni condivisa. Un legame doppio ha due coppie condivise. Un legame triplo ha tre coppie condivise.

Un numero maggiore di coppie condivise di solito significa un legame più corto e più forte, quando si confrontano gli stessi due atomi in molecole comparabili. Questo confronto va fatto con attenzione, perché la forza del legame dipende anche da quali atomi sono coinvolti.

Errori comuni sui legami covalenti

Confondere la condivisione con una condivisione uguale

Non tutti i legami covalenti condividono gli elettroni in modo uguale. Una condivisione uguale è più vicina al caso apolare. Una condivisione disuguale produce cariche parziali e polarità di legame.

Trattare la regola dell’ottetto come universale

La regola dell’ottetto è un buon modello iniziale per molte molecole, ma non per tutte. L’idrogeno segue una regola del duetto, e alcuni atomi possono formare molecole stabili che non rientrano in una semplice rappresentazione dell’ottetto.

Confondere il legame covalente con quello ionico

Nel legame ionico, gli elettroni vengono trasferiti abbastanza da formare ioni con carica opposta. Nel legame covalente, l’idea principale è una densità elettronica condivisa tra gli atomi.

Dove si usano i legami covalenti

I legami covalenti sono i collegamenti fondamentali in molte sostanze familiari, tra cui acqua, ossigeno, anidride carbonica, zuccheri, proteine, plastiche e DNA. Sono particolarmente importanti nella chimica organica perché il carbonio forma legami covalenti con molti elementi e può costruire catene e anelli stabili.

Se vuoi prevedere la forma molecolare, la polarità o la reattività, capire il legame covalente è di solito il primo passo.

Prova un esempio simile

Prova una tua versione con $\text{Cl}_2$ oppure $\text{O}_2$ e poniti prima una domanda: di quanti elettroni ha bisogno ogni atomo per avere un guscio esterno più stabile? Poi conta quante coppie devono essere condivise. Se vuoi andare oltre, studia poi le strutture di Lewis, perché rendono i legami covalenti molto più facili da visualizzare.