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Caratteristiche e tipi di collegamenti interatomici
il collegamento interatomica È il legame chimico che si forma tra gli atomi per produrre molecole.
Anche se oggi gli scienziati concordano sul fatto che gli elettroni non ruotano attorno al nucleo, nel corso della storia si è pensato che ogni elettrone orbitasse intorno al nucleo di un atomo in uno strato separato.
Al giorno d'oggi, gli scienziati sono giunti alla conclusione che gli elettroni si librano in aree specifiche dell'atomo e non formano orbite, tuttavia il guscio di valenza è ancora usato per descrivere la disponibilità di elettroni.
Linus Pauling ha contribuito alla moderna comprensione del legame chimico nello scrivere il libro "La natura del legame chimico" dove ha raccolto idee da Sir Isaac Newton, Étienne François Geoffroy, Edward Frankland e in particolare Gilbert Lewis.
In esso, collegava la fisica della meccanica quantistica con la natura chimica delle interazioni elettroniche che avvengono quando si creano legami chimici.
Il lavoro di Pauling si è concentrato sulla creazione di veri legami ionici e di legami covalenti situati alle estremità di uno spettro legante e che la maggior parte dei legami chimici sono classificati tra questi estremi.
Pauling ha anche sviluppato una scala mobile di tipo di collegamento governata dall'elettronegatività degli atomi coinvolti nel legame.
Pauling immensi contributi alla nostra comprensione moderna del legame chimico ha portato a concedergli il premio Nobel 1954 per la "ricerca sulla natura del legame chimico e la sua applicazione alla spiegazione della struttura di sostanze complesse."
Gli esseri viventi sono composti da atomi, ma nella maggior parte dei casi, questi atomi non fluttuano individualmente. Invece, di solito interagiscono con altri atomi (o gruppi di atomi).
Ad esempio, gli atomi possono essere collegati da legami forti e organizzati in molecole o cristalli. Oppure possono formare legami temporanei deboli con altri atomi che si scontrano con loro.
Entrambi i legami forti che legano le molecole e i legami deboli che creano connessioni temporanee sono essenziali per la chimica dei nostri corpi e per l'esistenza della vita stessa.
Gli atomi tendono ad organizzarsi nei modelli più stabili possibili, il che significa che hanno la tendenza a riempire o riempire le loro orbite elettroniche più esterne.
Si uniscono ad altri atomi per fare proprio questo. La forza che tiene insieme gli atomi in collezioni note come molecole è nota come legame chimico.
Tipi di legami chimici interatomici
Collegamento metallico
Il legame metallico è la forza che tiene insieme gli atomi in una sostanza metallica pura. Un tale solido è composto da atomi strettamente imballati.
Nella maggior parte dei casi, lo strato di elettroni più esterno di ciascuno degli atomi di metallo si sovrappone a un gran numero di atomi vicini.
Di conseguenza, gli elettroni di valenza si muovono continuamente da un atomo all'altro e non sono associati ad alcuna coppia specifica di atomi (Encyclopædia Britannica, 2016).
I metalli hanno diverse qualità che sono uniche, come la capacità di condurre elettricità, energia a bassa ionizzazione e bassa elettronegatività (quindi rilasciano facilmente elettroni, cioè sono cationi).
Le sue proprietà fisiche includono un aspetto brillante (brillante), e sono malleabili e duttili. I metalli hanno una struttura cristallina. Tuttavia, i metalli sono anche malleabili e duttili.
Nel 1900, la teoria Paul Drude emersa con mare di elettroni modellando metalli come miscela di nuclei atomici (nuclei + = nuclei positivi strato interno di elettroni) ed elettroni di valenza.
In questo modello, gli elettroni di valenza sono liberi, delocalizzati, mobili e non associati ad alcun particolare atomo (Clark, 2017).
Legame ionico
I legami ionici sono di natura elettrostatica. Si verificano quando un elemento con carica positiva si unisce a uno caricato negativamente a causa di interazioni coulombiche.
Gli elementi con energie a bassa ionizzazione hanno la tendenza a perdere facilmente gli elettroni, mentre gli elementi con un'elevata affinità elettronica hanno la tendenza a guadagnare elettroni producendo rispettivamente cationi e anioni, che costituiscono la forma dei legami ionici.
Composti che mostrano legami ionici formano cristalli ionici in cui gli ioni di cariche positive e negative oscillano l'uno vicino all'altro, ma non esiste sempre una correlazione diretta tra gli ioni positivi e negativi.
I legami ionici possono essere tipicamente rotti attraverso l'idrogenazione o l'aggiunta di acqua ad un composto (Wyzant, Inc., S.F.).
Le sostanze che sono tenute insieme da legami ionici (come il cloruro di sodio) possono essere comunemente separate in veri ioni carichi quando una forza esterna agisce su di loro, come quando si dissolvono in acqua.
Inoltre, in forma solida, i singoli atomi non sono attratti da un singolo vicino, ma formano reti giganti attratte l'una dall'altra dalle interazioni elettrostatiche tra il nucleo di ciascun atomo e gli elettroni di valenza vicini.
La forza di attrazione tra gli atomi vicini conferisce ai solidi ionici una struttura estremamente ordinata, nota come griglia ionica, in cui le particelle con carica opposta si allineano tra loro per creare una struttura rigida strettamente legata (Anthony Capri, 2003).
Legame covalente
Il legame covalente si verifica quando le coppie di elettroni sono condivise dagli atomi. Gli atomi saranno legati covalentemente ad altri atomi per ottenere maggiore stabilità, che si ottiene formando un guscio di elettroni completo.
Condividendo i loro elettroni più esterni (valenza), gli atomi possono riempire il loro strato esterno di elettroni e ottenere stabilità.
Sebbene si dice che gli atomi condividono gli elettroni quando formano legami covalenti, di solito non condividono gli elettroni in egual misura. Solo quando due atomi dello stesso elemento formano un legame covalente sono gli elettroni condivisi effettivamente condivisi equamente tra gli atomi.
Quando gli atomi di diversi elementi condividono gli elettroni attraverso il legame covalente, l'elettrone sarà attratto più verso l'atomo con la maggiore elettronegatività risultante in un legame covalente polare.
Rispetto ai composti ionici, i composti covalenti hanno solitamente un punto di fusione e di ebollizione inferiore e hanno meno tendenza a dissolversi in acqua.
I composti covalenti possono essere allo stato gassoso, liquido o solido e non conducono elettricità o calore bene (Camy Fung, 2015).
Ponti di idrogeno
Legami idrogeno o legami idrogeno sono deboli interazioni tra un atomo di idrogeno collegato a un elemento elettronegativo con un altro elemento elettronegativo.
In un legame covalente polare contenente idrogeno (per esempio, un legame O-H in una molecola d'acqua), l'idrogeno avrà una leggera carica positiva perché gli elettroni di legame sono tirati più forte verso l'altro elemento.
A causa di questa leggera carica positiva, l'idrogeno sarà attratto da qualsiasi carica negativa vicina (Khan, S.F.).
Collegamenti di Van der Waals
Sono forze elettriche relativamente deboli che attraggono le molecole neutre l'una all'altra nei gas, nei gas liquefatti e solidificati e in quasi tutti i liquidi organici e solidi.
Le forze prendono il nome dal fisico olandese Johannes Diderik van der Waals, che nel 1873 postulò queste forze intermolecolari nello sviluppo di una teoria per spiegare le proprietà dei gas reali (Encyclopædia Britannica, 2016).
Le forze di Van der Waals sono un termine generico usato per definire l'attrazione delle forze intermolecolari tra le molecole.
Ci sono due tipi di forze di Van der Waals: le forze di dispersione di Londra che sono forze dipolo-dipolo deboli e forti (Kathryn Rashe, 2017).
riferimenti
- Anthony Capri, A. D. (2003). Incollaggio chimico: la natura del legame chimico. Estratto da visionlearning.com di visionlearning
- Camy Fung, N. M. (2015, 11 agosto). Obbligazioni covalenti. Tratto da chem.libretexts chem.libretexts.org
- Clark, J. (2017, 25 febbraio). Legame metallico. Tratto da chem.libretexts chem.libretexts.org
- Encyclopædia Britannica. (4 aprile 2016). Legame metallico. Tratto da britannica britannica.com.
- Encyclopædia Britannica. (16 marzo 2016). Forze di Van der Waals. Tratto da britannica britannica.com
- Kathryn Rashe, L. P. (2017, 11 marzo). Van der Waals Forces. Tratto da chem.libretexts chem.libretexts.org.
- Khan, S. (S.F.). Legami chimici. Tratto da khanacademy khanacademy.org.
- Martinez, E. (2017, 24 aprile). Cos'è il legame atomico? Tratto da sciencing sciences.com.
- Wyzant, Inc. (S.F.). obbligazioni. Tratto da wyzant wyzant.com.