LEGAME COVALENTE NON POLARE: CARATTERISTICHE, FORMAZIONE, TIPI - CHIMICA - 2024

Un legame covalente non polare è un tipo di legame chimico in cui due atomi che possiedono elettronegatività simili condividono gli elettroni per formare una molecola.

Questo tipo di legame si trova in un gran numero di composti che hanno caratteristiche diverse, essendo presenti tra i due atomi di azoto che formano le specie gassose (N ₂ ) e tra gli atomi di carbonio e idrogeno che tengono insieme la molecola del gas metano. (CH ₄ ), per esempio.

Legame covalente non polare del metano. Di CNX OpenStax, tramite Wikimedia Commons

È nota come elettronegatività la proprietà che possiedono gli elementi chimici che si riferisce a quanto grande o piccola è la capacità di queste specie atomiche di attrarre la densità elettronica l'una verso l'altra.

La polarità dei legami covalenti non polari differisce nell'elettronegatività degli atomi di meno di 0,4 (come indicato dalla scala di Pauling). Se fosse maggiore di 0,4 e minore di 1,7 sarebbe un legame covalente polare, mentre se fosse maggiore di 1,7 sarebbe un legame ionico.

Va notato che l'elettronegatività degli atomi descrive solo quelli che sono coinvolti in un legame chimico, cioè quando fanno parte di una molecola.

Caratteristiche generali del legame covalente non polare

Il termine "non polare" caratterizza molecole o legami che non presentano alcuna polarità. Quando una molecola è non polare può significare due cose:

-I suoi atomi non sono collegati da legami polari.

-Ha legami di tipo polare, ma questi sono stati orientati in modo così simmetrico che ognuno annulla il momento di dipolo dell'altro.

Di Jacek FH, da Wikimedia Commons

Allo stesso modo, ci sono un gran numero di sostanze in cui le loro molecole rimangono legate insieme nella struttura del composto, sia nella fase liquida, gassosa o solida.

Quando ciò accade è dovuto, in gran parte, alle cosiddette forze o interazioni di van der Waals, oltre alle condizioni di temperatura e pressione alle quali avviene la reazione chimica.

Questi tipi di interazioni, che si verificano anche nelle molecole polari, si verificano a causa del movimento di particelle subatomiche, principalmente elettroni quando si muovono tra le molecole.

A causa di questo fenomeno, in pochi istanti, gli elettroni possono accumularsi a un'estremità della specie chimica, concentrandosi in aree specifiche della molecola e conferendole una sorta di carica parziale, generando alcuni dipoli e facendo sì che le molecole rimangano abbastanza vicine l'una all'altra. l'un l'altro.

Polarità e simmetria

Tuttavia, questo piccolo dipolo non si forma in composti legati da legami covalenti non polari, perché la differenza tra le loro elettronegatività è praticamente zero o completamente zero.

Nel caso di molecole o legami costituiti da due atomi uguali, cioè quando le loro elettronegatività sono identiche, la differenza tra loro è zero.

In questo senso, i legami sono classificati come covalenti non polari quando la differenza di elettronegatività tra i due atomi che compongono il legame è inferiore a 0,5.

Al contrario, quando questa sottrazione risulta in un valore compreso tra 0,5 e 1,9, si caratterizza come covalente polare. Considerando che, quando questa differenza risulta in un numero maggiore di 1,9, è sicuramente considerato un legame o composto di natura polare.

Quindi, questo tipo di legami covalenti si forma grazie alla condivisione di elettroni tra due atomi che rinunciano allo stesso modo alla loro densità elettronica.

Per questo motivo, oltre alla natura degli atomi coinvolti in questa interazione, le specie molecolari legate da questo tipo di legame tendono ad essere abbastanza simmetriche e, quindi, questi legami sono solitamente piuttosto forti.

Come si forma il legame covalente non polare?

In generale, i legami covalenti hanno origine quando una coppia di atomi partecipa alla condivisione di coppie di elettroni o quando la distribuzione della densità elettronica è uguale tra le due specie atomiche.

Il modello di Lewis descrive queste unioni come interazioni che hanno un duplice scopo: i due elettroni sono condivisi tra la coppia di atomi coinvolti e, allo stesso tempo, riempiono il livello energetico più esterno (guscio di valenza) di ciascuno di essi, concedendoli maggiore stabilità.

Poiché questo tipo di legame si basa sulla differenza di elettronegatività tra gli atomi che lo compongono, è importante sapere che gli elementi con la più alta elettronegatività (o più elettronegativa) sono quelli che attraggono più fortemente gli elettroni l'uno verso l'altro.

Questa proprietà ha la tendenza ad aumentare nella tavola periodica in direzione sinistra-destra e in direzione ascendente (dal basso verso l'alto), per cui l'elemento considerato come il meno elettronegativo della tavola periodica è il francio (circa 0,7 ) e quello con la più alta elettronegatività è il fluoro (circa 4,0).

Questi legami si verificano più comunemente tra due atomi appartenenti a non metalli o tra un non metallo e un atomo di natura metalloide.

Ordine ed energia

Da un punto di vista più interno, in termini di interazioni energetiche, si può dire che una coppia di atomi si attraggono e formano un legame se questo processo si traduce in una diminuzione dell'energia del sistema.

Allo stesso modo, quando le condizioni date favoriscono che gli atomi che stanno interagendo si attraggano, si avvicinano ed è allora che il legame viene prodotto o formato; fintanto che questo approccio e la successiva unione implicano una configurazione che ha meno energia della disposizione iniziale, in cui gli atomi erano separati.

Il modo in cui le specie atomiche si combinano per formare le molecole è descritto dalla regola dell'ottetto, proposta dal fisico chimico di origine americana Gilbert Newton Lewis.

Questa famosa regola afferma principalmente che un atomo diverso dall'idrogeno ha la tendenza a legarsi fino a quando non è circondato da otto elettroni nel suo guscio di valenza.

Ciò significa che il legame covalente ha origine quando a ogni atomo mancano elettroni sufficienti per riempire il suo ottetto, cioè quando condividono i loro elettroni.

Per ottenere stabilità nella struttura di CO2, l'atomo di carbonio deve formare due doppi legami con ciascun atomo di ossigeno, rispettando così la regola dell'ottetto.

Questa regola ha le sue eccezioni, ma in termini generali dipende dalla natura degli elementi coinvolti nel collegamento.

Tipi di elementi che formano il legame covalente non polare

Quando si forma un legame covalente non polare, due atomi dello stesso elemento o di elementi diversi possono essere uniti condividendo gli elettroni dai loro livelli di energia più esterni, che sono quelli disponibili per formare legami.

Quando avviene questa unione chimica, ogni atomo tende ad acquisire la configurazione elettronica più stabile, che è quella che corrisponde ai gas nobili. Quindi ogni atomo generalmente "cerca" di acquisire la configurazione di gas nobile più vicina sulla tavola periodica, con meno o più elettroni rispetto alla sua configurazione originale.

Quindi, quando due atomi dello stesso elemento si uniscono per formare un legame covalente non polare, è perché questa unione conferisce loro una configurazione meno energetica e, quindi, più stabile.

L'esempio più semplice di questo tipo è quello del gas idrogeno (H ₂ ), sebbene altri esempi siano i gas ossigeno (O ₂ ) e azoto (N ₂ ).

Due atomi di idrogeno identici in cui la coppia di elettroni si attraggono allo stesso modo, il che si traduce in assenza di polarità nel legame.

Legami covalenti non polari di diversi atomi

Un legame non polare può anche essere formato tra due elementi non metallici o un metalloide e un elemento non metallico.

Nel primo caso gli elementi non metallici sono costituiti da quelli che appartengono ad un gruppo selezionato della tavola periodica, tra i quali sono gli alogeni (iodio, bromo, cloro, fluoro), gas nobili (radon, xeno, kripton , argon, neon, elio) e pochi altri come zolfo, fosforo, azoto, ossigeno, carbonio, tra gli altri.

Un esempio di questi è l'unione di atomi di carbonio e idrogeno, la base per la maggior parte dei composti organici.

Nel secondo caso, i metalloidi sono quelli che hanno caratteristiche intermedie tra i non metalli e le specie appartenenti ai metalli nella tavola periodica. Tra questi ci sono: germanio, boro, antimonio, tellurio, silicio, tra gli altri.

Esempi

Si può dire che esistono due tipi di legami covalenti. Sebbene in pratica questi non abbiano alcuna differenza tra loro, questi sono:

-Quando atomi identici formano un legame.

-Quando due atomi diversi si uniscono per formare una molecola.

Tra atomi identici

Nel caso di legami covalenti non polari che si verificano tra due atomi identici, l'elettronegatività di ciascuno non ha molta importanza, perché saranno sempre esattamente gli stessi, quindi la differenza di elettronegatività sarà sempre zero.

È il caso di molecole gassose come idrogeno, ossigeno, azoto, fluoro, cloro, bromo, iodio.

Legame covalente non polare di due atomi di ossigeno identici.

Tra diversi atomi

Al contrario, quando sono unioni tra atomi differenti, bisogna tener conto delle loro elettronegatività per classificarle come non polari.

È il caso della molecola di metano, dove il momento di dipolo formato in ciascun legame carbonio-idrogeno viene annullato per motivi di simmetria. Ciò significa la mancanza di separazione delle cariche, quindi non possono interagire con molecole polari come l'acqua, rendendo queste molecole e altri idrocarburi polari idrocarburi.

Altre molecole non polari sono: tetracloruro di carbonio (CCl ₄ ), pentano (C ₅ H ₁₂ ), etilene (C ₂ H ₄ ), anidride carbonica (CO ₂ ), benzene (C ₆ H ₆ ) e toluene (C ₇ H ₈ ).

Legame covalente non polare dell'anidride carbonica.

Riferimenti

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