Caratteristiche dei collegamenti covalenti, proprietà, tipi ed esempi



il legami covalenti sono un tipo di unione tra atomi che formano molecole attraverso la condivisione di coppie di elettroni. Questi collegamenti, che rappresentano un equilibrio abbastanza stabile tra ciascuna specie, consentono a ciascun atomo di raggiungere la stabilità della sua configurazione elettronica.

Questi collegamenti sono formati in versioni semplici, doppie o triple e hanno caratteri polari e non polari. Gli atomi possono attrarre altre specie, permettendo così la formazione di composti chimici. Questa unione può verificarsi da forze diverse, generando un'attrazione debole o forte, o caratteri ionici o dallo scambio di elettroni.

I legami covalenti sono considerati sindacati "forti". A differenza di altri legami forti (legami ionici), i legami covalenti si verificano solitamente in atomi non metallici e in quelli con affinità simili per gli elettroni (elettronegatività simili), rendendo deboli i legami covalenti e richiedendo meno energia per rompere.

In questo tipo di collegamento, la cosiddetta regola dell'ottetto viene solitamente applicata per stimare il numero di atomi da condividere: questa regola afferma che ogni atomo in una molecola richiede 8 elettroni di valenza per rimanere stabili. Attraverso la condivisione, questi devono raggiungere la perdita o il guadagno di elettroni tra le specie.

indice

  • 1 caratteristiche
    • 1.1 Legame covalente non polare
    • 1.2 Legame covalente polare
  • 2 proprietà
    • 2.1 Regola dell'ottetto
    • 2.2 Risonanza
    • 2.3 Aromaticità
  • 3 Tipi di legami covalenti
    • 3.1 Collegamento semplice
    • 3.2 Collegamento doppio
    • 3.3 Collegamento triplo
  • 4 esempi
  • 5 riferimenti

lineamenti

I legami covalenti sono influenzati dalla proprietà elettronegativa di ciascuno degli atomi coinvolti nell'interazione di coppie di elettroni; quando si ha un atomo con un'elettronegatività considerevolmente maggiore di quella dell'altro atomo nell'unione, si formerà un legame covalente polare.

Tuttavia, quando entrambi gli atomi hanno una proprietà elettronegativa simile, si formerà un legame covalente non polare. Questo accade perché gli elettroni delle specie più elettronegative saranno più attaccati a questo atomo che nel caso del meno elettronegativo.

Vale la pena notare che nessun legame covalente è totalmente uguale, a meno che i due atomi coinvolti non siano identici (e quindi abbiano la stessa elettronegatività).

Il tipo di legame covalente dipende dalla differenza di elettronegatività tra le specie, dove un valore tra 0 e 0,4 porta a un legame non polare, e una differenza di 0,4 a 1,7 risulta in un legame polare (il i legami ionici compaiono da 1.7).

Legame covalente non polare

Il legame covalente non polare è generato quando gli elettroni sono equamente condivisi tra gli atomi. Questo di solito si verifica quando i due atomi hanno un'affinità elettronica simile o uguale (stessa specie). Più simili sono i valori di affinità elettronica tra gli atomi coinvolti, più forte sarà l'attrazione risultante.

Questo di solito si verifica nelle molecole di gas, note anche come elementi biatomici. I legami covalenti non polari funzionano con la stessa natura di quelli polari (l'atomo di elettronegatività superiore attirerà più fortemente l'elettrone o gli elettroni dell'altro atomo).

Tuttavia, nelle molecole biatomiche le elettronegatività sono cancellate perché sono le stesse e danno origine a una carica zero.

I legami non polari sono cruciali in biologia: aiutano a formare i legami di ossigeno e peptidi che si osservano nelle catene di aminoacidi. Molecole con una grande quantità di legami non polari sono generalmente idrofobiche.

Legame covalente polare

Il legame covalente polare si verifica quando vi è una condivisione ineguale di elettroni tra le due specie coinvolte nell'unione. In questo caso, uno dei due atomi ha un'elettronegatività considerevolmente maggiore dell'altro, e per questo motivo attirerà più elettroni dell'unione.

La molecola risultante avrà un lato leggermente positivo (quello che ha la più bassa elettronegatività) e un lato leggermente negativo (con quell'atomo con la più alta elettronegatività). Avrà anche un potenziale elettrostatico, dando al composto la capacità di legarsi debolmente ad altri composti polari.

I legami polari più comuni sono quelli dell'idrogeno con atomi più elettronegativi per formare composti come l'acqua (H2O).

proprietà

Nelle strutture dei legami covalenti, vengono prese in considerazione una serie di proprietà che sono coinvolte nello studio di queste unioni e aiutano a comprendere questo fenomeno della condivisione degli elettroni:

Regola dell'Ottetto

La regola dell'ottetto fu formulata dal fisico e chimico americano Gilbert Newton Lewis, sebbene ci fossero scienziati che lo studiarono prima di lui.

È una regola empirica che riflette l'osservazione che gli atomi degli elementi rappresentativi sono di solito combinati in modo che ogni atomo raggiunga gli otto elettroni nel suo guscio di valenza, portandolo ad avere una configurazione elettronica simile ai gas nobili. I diagrammi o le strutture di Lewis sono usati per rappresentare queste giunzioni.

Ci sono eccezioni a questa regola, come per esempio nelle specie con uno strato di valenza incompleto (molecole con sette elettroni come CH3e specie reattive a sei elettroni come BH3); accade anche negli atomi con pochissimi elettroni, come l'elio, l'idrogeno e il litio, tra gli altri.

risonanza

La risonanza è uno strumento utilizzato per rappresentare strutture molecolari e rappresentare elettroni delocalizzati in cui i legami non possono essere espressi con una singola struttura di Lewis.

In questi casi gli elettroni devono essere rappresentati con diverse strutture "contribuenti", chiamate strutture risonanti. In altre parole, la risonanza è quel termine che suggerisce l'uso di due o più strutture di Lewis per rappresentare una particolare molecola.

Questo concetto è completamente umano e non esiste una o l'altra struttura della molecola in un dato momento, ma può esistere in qualsiasi versione di questo (o in tutto) allo stesso tempo.

Inoltre, le strutture che contribuiscono (o risuonano) non sono isomeri: solo la posizione degli elettroni può differire, ma non i nuclei dell'atomo.

aromaticità

Questo concetto viene utilizzato per descrivere una molecola ciclica e piatta con un anello di legami risonanti che mostrano una maggiore stabilità rispetto ad altre disposizioni geometriche con la stessa configurazione atomica.

Le molecole aromatiche sono molto stabili, perché non si rompono facilmente o di solito reagiscono con altre sostanze. Nel benzene, il prototipo composto aromatico, pi (π) legami coniugati sono formati in due diverse strutture risonanti, che formano un esagono con elevata stabilità.

Sigma link (σ)

È il collegamento più semplice, in cui due "s" orbitali si uniscono. I legami sigma sono presentati in tutti i semplici legami covalenti e possono anche verificarsi in orbitali "p", mentre questi si guardano l'un l'altro.

Link pi (π)

Questo collegamento si trova tra due orbitali "p" paralleli. Sono uniti l'uno accanto all'altro (a differenza del sigma, che si unisce faccia a faccia) e formano aree di densità elettronica sopra e sotto la molecola.

I legami covalenti doppi e tripli implicano uno o due legami pi, e questi danno alla molecola una forma rigida. I collegamenti Pi sono più deboli di sigma, poiché c'è una minore sovrapposizione.

Tipi di legami covalenti

I legami covalenti tra due atomi possono essere formati da una coppia di elettroni, ma possono anche essere formati da due o anche tre coppie di elettroni, quindi saranno espressi come singoli, doppi e tripli legami, che sono rappresentati con diversi tipi di giunzioni (sigma e pi link) per ognuna.

I collegamenti semplici sono i più deboli e il triplo il più forte; Questo accade perché le triple sono quelle con la lunghezza del collegamento più breve (massima attrazione) e l'energia di collegamento più alta (richiedono più energia per rompere).

Collegamento semplice

È la condivisione di una singola coppia di elettroni; cioè, ogni atomo coinvolto condivide un singolo elettrone. Questa unione è la più debole e comporta un legame sigma singolo (σ). È rappresentato con una linea tra gli atomi; per esempio, nel caso della molecola di idrogeno (H2):

H-H

Doppio collegamento

In questo tipo di legame, due coppie di elettroni condivisi formano legami; cioè, quattro elettroni sono condivisi. Questo collegamento implica un collegamento sigma (σ) e pi (π) ed è rappresentato da due trattini; per esempio, nel caso del diossido di carbonio (CO2):

O = C = O

Triplo link

Questo legame, il più forte che esiste tra i legami covalenti, si verifica quando gli atomi condividono sei elettroni o tre coppie, in un unione sigma (σ) e due pi (π). È rappresentato con tre strisce e può essere osservato in molecole come l'acetilene (C2H2):

H-C≡C-H

Infine, sono stati osservati legami quadrupli, ma sono rari e sono principalmente limitati a composti metallici, come il cromo (II) acetato e altri.

Esempi

Per i collegamenti semplici, il caso più comune è l'idrogeno, come si può vedere di seguito:

Il caso di un triplo legame è quello degli azotati nel protossido di azoto (N2O), come visto sotto, con i collegamenti sigma e pi visibili:

riferimenti

  1. Chang, R. (2007). Chimica. (Nono ed). McGraw-Hill.
  2. Chem Libretexts. (N.d.). Estratto da chem.libretexts.org
  3. Anne Marie Helmenstine, P. (s.f.). Estratto da thoughtco.com
  4. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S.L., Matsudaira, P., Baltimore, D., e Darnell, J. (2000). Biologia cellulare molecolare. New York: W. H. Freeman.
  5. Wikiversità. (N.d.). Estratto da en.wikiversity.org