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Esistono fondamentalmente tre tipi di legami chimici in natura che tengono insieme atomi, molecole e ioni. Questi sono il legame ionico, il legame covalente e il legame metallico. Dei tre, i legami ionici e covalenti sono i più comuni e sono responsabili dell’esistenza di praticamente tutte le sostanze organiche e inorganiche che conosciamo.
Questi due legami sono molto diversi e danno origine a composti o sostanze ionici ea composti o sostanze covalenti che hanno una serie di caratteristiche e proprietà nettamente differenti.
Successivamente, faremo un confronto tra il legame ionico e il legame covalente, evidenziando le differenze più importanti tra questi due tipi di legami e le sostanze chimiche che li possiedono. Tuttavia, prima di arrivare a questo punto e per capirlo meglio, è necessario capire perché gli atomi si legano tra loro e cosa determina il tipo di legame che avviene tra due atomi.
Perché gli atomi si legano tra loro?
L’esistenza del legame chimico ha a che fare con la stabilità degli atomi e, in particolare, con la loro configurazione elettronica. Questo si riferisce al modo particolare in cui gli elettroni sono distribuiti attorno al nucleo di un atomo.
Si scopre che, per quanto riguarda le configurazioni elettroniche, alcune sono migliori di altre, e solo gli elementi nel gruppo dei gas nobili (gruppo 18 della tavola periodica) hanno quella che possiamo chiamare una configurazione elettronica stabile. Questa configurazione elettronica è caratterizzata dall’avere gli orbitali del guscio di valenza s e p completamente riempiti con 8 elettroni.
Nessun altro elemento della tavola periodica ha questa configurazione elettronica stabile, quindi gli altri atomi cercano di unirsi tra loro per soddisfare il loro bisogno di circondarsi di 8 e solo 8 elettroni di valenza, proprio come i gas nobili, dando origine alla Chimica legame.
La necessità di circondarsi di 8 elettroni di valenza si chiama regola dell’ottetto, e ci sono fondamentalmente due modi per ottenerla: rinunciare (quando ne hai troppi) o rimuovere (quando ti mancano) elettroni di valenza da un altro atomo, o condividere la elettroni di valenza per soddisfare reciprocamente lo stesso bisogno. A seconda del caso in questione, si formerà un legame ionico o un legame covalente.
legame ionico
Un legame ionico è il tipo di legame chimico che si trova nei composti ionici. È un legame che si verifica a causa della forza di attrazione elettrostatica esistente tra particelle con cariche opposte chiamate ioni, da cui il nome. Gli ioni con carica positiva sono chiamati cationi, mentre quelli negativi sono chiamati anioni.
Un legame ionico si forma quando un atomo non metallico altamente elettronegativo rimuove uno o più elettroni da un atomo altamente elettropositivo (di solito un metallo). Quando ciò accade, il non metallo rimane con una carica negativa, diventando così un anione, mentre il metallo rimane con una carica positiva, diventando un catione. Avendo cariche opposte, questi ioni si attraggono l’un l’altro, formando il legame ionico.
il legame covalente
Il legame covalente è un tipo di legame che si verifica principalmente tra atomi di elementi simili, quasi sempre non metalli. A differenza del legame ionico, nel legame covalente non vi è alcun trasferimento netto di elettroni da un atomo all’altro, poiché ciò aiuterebbe solo un atomo a completare l’ottetto, ma non l’altro. Invece, gli atomi condividono i loro elettroni di valenza, attraverso i quali riescono a completare l’ottetto di entrambi gli atomi contemporaneamente.
Differenze tra legame ionico e legame covalente
È già stato chiarito cos’è un legame chimico e sono stati definiti i legami ionici e covalenti. Analizzeremo ora le principali differenze tra questi due tipi di legami e tra i composti che li contengono.
Tipi di elementi che uniscono
| legame ionico | Legame covalente |
| Sempre tra elementi diversi e anche di tipo diverso. In generale, si verifica tra metalli e non metalli. Esempio: | Si verifica tra atomi dello stesso elemento o di elementi molto simili con elettronegatività simili. Si verifica quasi sempre tra non metalli e non metalli. |
I legami ionici si verificano principalmente tra metalli e non mentali. Il motivo è che i primi hanno sempre qualche elettrone in più rispetto ai gas nobili, mentre i non metalli generalmente mancano di qualche elettrone. Per questo motivo, quando un metallo viene unito a un non metallo, il trasferimento tra i due elementi avviene in modo che entrambi soddisfino la regola dell’ottetto.
Nel caso del legame covalente, poiché due atomi identici o molto simili avranno la stessa necessità di acquisire elettroni per completare il loro ottetto, l’unico modo per ottenere ciò è condividere gli elettroni.
differenze di elettronegatività
| legame ionico | Legame covalente |
| Differenza di elettronegatività > 1,7 | Covalente puro o non polare: < 0,4 Covalente polare: tra 0,4 e 1,7 |
Un modo per stabilire se due atomi formeranno un legame ionico o covalente si basa sulla differenza delle loro elettronegatività. Quando la differenza è molto grande, il legame sarà ionico, mentre quando è piccola o inesistente, sarà covalente.
Tra i legami covalenti si possono distinguere legami covalenti puri o non polari che si verificano tra atomi identici (come nella molecola H 2 ) o tra atomi con elettronegatività molto simili (come tra C e H). Se c’è una differenza di elettronegatività, ma non è molto grande, si verifica un legame covalente in cui gli elettroni trascorrono più tempo attorno a uno degli atomi, dando origine a un legame polare.
energie vincolanti
| legame ionico | Legame covalente |
| Sono compresi tra 400 e 4000 kJ/mol | Sono compresi tra 100 e 1100 kJ/mol |
In generale, il legame ionico è più forte del legame covalente, sebbene ciò dipenda dagli atomi che sono legati. Di conseguenza, le energie di legame nei composti ionici sono quasi sempre superiori a quelle dei composti covalenti.
Tipi di composti che si formano
| legame ionico | Legame covalente |
| Composti ionici come il fluoruro di litio (LiF) o il cloruro di potassio (KCl). | Composti molecolari come il metano (CH 4 ) e solidi a rete covalente (o semplicemente solidi covalenti) come il diamante (allotropo del carbonio). |
I legami ionici danno origine a composti ionici, mentre i legami covalenti possono dare origine sia a composti molecolari come l’acqua o l’anidride carbonica, sia a composti a rete covalente come diamante, grafite e zeoliti, in cui milioni di atomi sono legati tra loro formando una coppia di rete dimensionale o tridimensionale molto stabile e resistente.
Differenze nelle proprietà fisiche e chimiche dei composti che si formano
Il fatto di avere legami ionici o legami covalenti conferisce ai diversi composti proprietà molto diverse. La tabella seguente riassume le differenze più importanti tra i composti ionici e le due principali classi di sostanze con legami covalenti, vale a dire le sostanze molecolari e i solidi covalenti.
| Proprietà | composti ionici | composti molecolari | solidi covalenti |
| punto di fusione e punto di ebollizione | Punti di fusione e di ebollizione molto alti. | Bassi punti di fusione e di ebollizione | Punti di fusione e di ebollizione molto alti. |
| stato fisico a temperatura ambiente | Sono solidi a temperatura ambiente. | Possono essere sia solidi che liquidi o gassosi a temperatura ambiente. | Sono solidi a temperatura ambiente. |
| Solubilità | Di solito sono solubili in acqua e altri solventi polari. | I composti molecolari polari sono solubili in solventi polari. I non polari sono insolubili in acqua e altri solventi polari ma solubili in molti solventi organici non polari. | Di solito non sono solubili in alcun solvente. |
| Conducibilità elettrica | Non conducono elettricità allo stato solido, ma lo fanno in soluzione o allo stato liquido (sali fusi). | Non conducono elettricità. Sono materiali isolanti. | Alcuni sono conduttori (come la grafite), mentre altri non lo sono (come il diamante). |
| tipo di struttura | solidi cristallini. | Alcuni sono cristallini, altri amorfi. | solidi cristallini. |
| Proprietà meccaniche | solidi duri fragili | Sono generalmente morbidi | solidi duri fragili |
Riassunto delle differenze tra legame ionico e legame covalente
| legame ionico | Legame covalente | |
| Definizione | La forza che tiene insieme gli ioni di carica opposta nei composti ionici. | La forza che tiene insieme due atomi che condividono gli elettroni di valenza. |
| Tipi di elementi che uniscono | Sempre tra elementi diversi e anche di tipo diverso. In generale, si verifica tra metalli e non metalli. Esempio: | Si verifica tra atomi dello stesso elemento o di elementi molto simili con elettronegatività simili. Si verifica quasi sempre tra non metalli e non metalli. |
| differenze di elettronegatività | Differenza di elettronegatività > 1,7 | Covalente puro o non polare: < 0,4 Covalente polare: tra 0,4 e 1,7 |
| energie vincolanti | Sono compresi tra 400 e 4000 kJ/mol | Sono compresi tra 100 e 1100 kJ/mol |
| Tipi di composti che si formano | Composti ionici come il fluoruro di litio (LiF) o il cloruro di potassio (KCl). | – Composti molecolari apolari come il metano (CH4). – Composti molecolari polari come l’acqua (H 2 O) – Solidi a rete covalente (o semplicemente solidi covalenti) come il diamante (allotropo del carbonio). |
Riferimenti
Marrone, T. (2021). Chimica: The Central Science (11a ed.). Londra, Inghilterra: Pearson Education.
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS e Herranz, ZR (2020). Chimica (10a ed.). New York City, NY: MCGRAW-HILL.
Il legame chimico e la geometria molecolare. (2020, 29 ottobre). Estratto da https://espanol.libretexts.org/@go/page/1851
