LEGAME COVALENTE: CARATTERISTICHE, PROPRIETÀ ED ESEMPI - CHIMICA - 2026

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

Questi legami sono formati in versioni singole, 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 avvenire da forze diverse, generando un'attrazione debole o forte, caratteri ionici o scambio di elettroni.

I legami covalenti sono considerati legami "forti". A differenza di altri legami forti (legami ionici), quelli covalenti di solito si verificano negli atomi non metallici e in quelli che hanno affinità simili per gli elettroni (elettronegatività simili), rendendo deboli i legami covalenti e richiedono meno energia per rompersi.

In questo tipo di legame, la cosiddetta regola Octet viene solitamente applicata per stimare il numero di atomi da condividere: questa regola afferma che ogni atomo di una molecola richiede 8 elettroni di valenza per rimanere stabile. Attraverso la condivisione, devono ottenere la perdita o il guadagno di elettroni tra le specie.

caratteristiche

I legami covalenti sono influenzati dalla proprietà elettronegativa di ciascuno degli atomi coinvolti nell'interazione delle coppie di elettroni; Quando hai un atomo con un'elettronegatività considerevolmente più alta dell'altro atomo nella giunzione, si formerà un legame covalente polare.

Tuttavia, quando entrambi gli atomi hanno una proprietà elettronegativa simile, si formerà un legame covalente non polare. Ciò accade perché gli elettroni delle specie più elettronegative saranno più legati a questo atomo che nel caso di quella con la minore elettronegatività.

Vale la pena notare che nessun legame covalente è completamente egualitario, 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 compreso tra 0 e 0,4 risulta in un legame non polare e una differenza tra 0,4 e 1,7 si traduce in un legame polare (il I legami ionici compaiono da 1.7).

Legame covalente non polare

Il legame covalente non polare viene generato quando gli elettroni sono condivisi equamente tra gli atomi. Ciò si verifica generalmente 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 è 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 con maggiore elettronegatività attirerà più fortemente l'elettrone o gli elettroni dell'altro atomo).

Tuttavia, nelle molecole biatomiche le elettronegatività si annullano perché sono uguali, risultando in una carica pari a zero.

I legami non polari sono fondamentali in biologia: aiutano a formare i legami dell'ossigeno e dei peptidi che si vedono nelle catene di amminoacidi. Le molecole con un numero elevato di legami non polari sono generalmente idrofobe.

Legame covalente polare

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

La molecola risultante avrà un lato leggermente positivo (quello con l'elettronegatività più bassa) e un lato leggermente negativo (con l'atomo con l'elettronegatività più alta). 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 più atomi elettronegativi per formare composti come l'acqua (H ₂ O).

Proprietà

Nelle strutture dei legami covalenti, si tiene conto di una serie di proprietà che sono coinvolte nello studio di questi legami e aiutano a comprendere questo fenomeno di condivisione elettronica:

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 pratica che riflette l'osservazione che gli atomi degli elementi rappresentativi tendono a combinarsi in modo tale che ogni atomo raggiunga otto elettroni nel suo guscio di valenza, portandolo ad avere una configurazione elettronica simile ai gas nobili. I diagrammi o le strutture di Lewis vengono utilizzati per rappresentare queste giunzioni.

Esistono eccezioni a questa regola, ad esempio nelle specie con un guscio di valenza incompleto (molecole con sette elettroni come CH ₃ e specie reattive con sei elettroni come BH ₃ ); accade anche in atomi con pochissimi elettroni, come elio, idrogeno e 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 da varie strutture "contribuenti", chiamate strutture risonanti. In altre parole, 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 c'è nessuna o un'altra struttura della molecola in un dato momento, ma può esistere in qualsiasi versione di essa (o tutte) allo stesso tempo.

Inoltre, le strutture che contribuiscono (o risonanti) 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, planare 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, poiché non si rompono facilmente né di solito reagiscono con altre sostanze. Nel benzene, il prototipo di composto aromatico, i legami coniugati pi (π) si formano in due diverse strutture risonanti, che formano un esagono altamente stabile.

Collegamento Sigma

È il legame più semplice, in cui si uniscono due orbitali "s". I legami sigma si verificano in tutti i legami covalenti semplici e possono anche verificarsi negli orbitali "p", purché si guardino l'un l'altro.

Legame pi greco (π)

Questo legame si verifica tra due orbitali "p" che sono in parallelo. Si legano fianco a fianco (a differenza del sigma, che si lega faccia a faccia) e formano aree di densità elettronica sopra e sotto la molecola.

I doppi e tripli legami covalenti coinvolgono uno o due legami pi, e questi conferiscono alla molecola una forma rigida. I legami Pi sono più deboli dei legami sigma, poiché c'è meno 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 fino a tre coppie di elettroni, quindi questi saranno espressi come legami singoli, doppi e tripli, che sono rappresentati da diversi tipi di unioni (sigma e legami pi) per ciascuno.

I legami singoli sono i più deboli e i legami tripli sono i più forti; Ciò si verifica perché le triple hanno la lunghezza di legame più breve (maggiore attrazione) e la maggiore energia di legame (richiedono più energia per rompersi).

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 coinvolge un singolo legame sigma (σ). È rappresentato da una linea tra gli atomi; ad esempio, nel caso della molecola di idrogeno (H ₂ ):

H H

Doppio collegamento

In questo tipo di legame, due coppie di elettroni condivise formano legami; cioè quattro elettroni sono condivisi. Questo legame coinvolge un legame sigma (σ) e uno pi (π) ed è rappresentato da due linee; ad esempio, nel caso dell'anidride carbonica (CO ₂ ):

O = C = O

Triplo legame

Questo legame, il più forte che esiste tra i legami covalenti, si verifica quando gli atomi condividono sei elettroni o tre coppie, in un legame sigma (σ) e due pi (π). È rappresentato con tre linee e può essere visto in molecole come l'acetilene (C ₂ H ₂ ):

HC≡CH

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

Esempi

Per i legami semplici, il caso più comune è quello dell'idrogeno, come si può vedere di seguito:

Il caso di un triplo legame è quello degli nitrogeni nel protossido di azoto (N ₂ O), come mostrato sotto, con i legami sigma e pi visibili:

Riferimenti

1. Chang, R. (2007). Chimica. (9 ° ed). McGraw-Hill.
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3. Anne Marie Helmenstine, P. (nd). Estratto da thoughtco.com
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5. Wikiversità. (Sf). Estratto da en.wikiversity.org