PROPRIETÀ DEI COMPOSTI COVALENTI (CON ESEMPI) - CHIMICA - 2025

Le proprietà dei composti covalenti si basano su molti fattori che dipendono essenzialmente dalle strutture molecolari. Per cominciare, il legame covalente deve unirsi ai tuoi atomi e non possono esserci cariche elettriche; altrimenti si parlerebbe di composti ionici o di coordinazione.

In natura ci sono troppe eccezioni in cui la linea di demarcazione tra i tre tipi di composti diventa sfocata; soprattutto se si considerano le macromolecole, capaci di ospitare regioni sia covalenti che ioniche. Ma in genere, i composti covalenti creano unità o molecole semplici e individuali.

Costa di una spiaggia, uno degli infiniti esempi di sorgenti di composti covalenti e ionici. Fonte: Pexels.

I gas che compongono l'atmosfera e le brezze che colpiscono le coste della spiaggia non sono altro che molteplici molecole che rispettano una composizione costante. Ossigeno, azoto, anidride carbonica, sono molecole discrete con legami covalenti e sono intimamente coinvolte nella vita del pianeta.

E dal lato marino, la molecola d'acqua, OHO, è l'esempio per eccellenza di un composto covalente. Sulla costa, può essere visto sopra le sabbie, che sono una complessa miscela di ossidi di silicio erosi. L'acqua è liquida a temperatura ambiente e questa proprietà sarà importante da tenere a mente per altri composti.

Legame covalente

È stato menzionato nell'introduzione che i gas menzionati hanno legami covalenti. Se dai un'occhiata alle loro strutture molecolari, vedrai che i loro legami sono doppi e tripli: O = O, N≡N e O = C = O. Al contrario, altri gas hanno legami singoli: HH, Cl-Cl, FF e CH ₄ (quattro legami CH con geometria tetraedrica).

Una caratteristica di questi legami, e di conseguenza dei composti covalenti, è che sono forze direzionali; va da un atomo all'altro e i suoi elettroni, a meno che non vi sia risonanza, sono localizzati. Mentre nei composti ionici, le interazioni tra due ioni non sono direzionali: attraggono e respingono altri ioni vicini.

Ciò implica conseguenze immediate sulle proprietà dei composti covalenti. Ma, riguardo ai suoi legami, è possibile, fintanto che non ci sono cariche ioniche, affermare che un composto con legami singoli, doppi o tripli è covalente; e ancor di più, quando si tratta di strutture a catena, presenti negli idrocarburi e nei polimeri.

Alcuni composti covalenti si collegano in più legami, come se fossero catene. Fonte: Pexels.

Se non ci sono cariche ioniche in queste catene, come nel polimero di Teflon, si dice che siano composti covalenti puri (in senso chimico e non compositivo).

Indipendenza molecolare

Poiché i legami covalenti sono forze direzionali, finiscono sempre per definire una struttura discreta, piuttosto che una disposizione tridimensionale (come nel caso delle strutture cristalline e dei reticoli). Da composti covalenti ci si possono aspettare molecole piccole, medie, anulari, cubiche o con qualsiasi altro tipo di struttura.

Tra le piccole molecole, ad esempio, ci sono quelle di gas, acqua e altri composti come: I ₂ , Br ₂ , P ₄ , S ₈ (con una struttura a corona), As ₂ e polimeri di silicio e carbonio.

Ognuno di loro ha una propria struttura, indipendente dai legami dei suoi vicini. Per enfatizzare questo, si consideri l'allotropo di carbonio, fullerene, C ₆₀ :

Fullereni, uno degli allotropi più interessanti del carbone. Fonte: Pixabay.

Nota che ha la forma di un pallone da calcio. Sebbene le palle possano interagire tra loro, sono i loro legami covalenti a definire questa struttura simbolica; vale a dire, non c'è una rete fusa di sfere cristalline, ma separate (o compattate).

Tuttavia, le molecole nella vita reale non sono sole: interagiscono tra loro per stabilire un gas visibile, liquido o solido.

Forze intermolecolari

Le forze intermolecolari che tengono insieme le singole molecole dipendono fortemente dalla loro struttura.

I composti covalenti non polari (come i gas) interagiscono attraverso alcuni tipi di forze (dispersione o Londra), mentre i composti covalenti polari (come l'acqua) interagiscono con altri tipi di forze (dipolo-dipolo). Tutte queste interazioni hanno una cosa in comune: sono direzionali, proprio come i legami covalenti.

Ad esempio, le molecole d'acqua interagiscono attraverso legami idrogeno, un tipo speciale di forze dipolo-dipolo. Sono posizionati in modo tale che gli atomi di idrogeno puntino verso l'atomo di ossigeno di una molecola vicina: H ₂ O - H ₂ O. E quindi, queste interazioni presentano una direzione specifica nello spazio.

Poiché le forze intermolecolari dei composti covalenti sono puramente direzionali, significa che le loro molecole non possono unirsi in modo efficiente come i composti ionici; e il risultato, punti di ebollizione e di fusione che tendono ad essere bassi (T <300 ° C).

Di conseguenza, i composti covalenti a temperatura ambiente sono solitamente solidi gassosi, liquidi o molli, poiché i loro legami possono ruotare, dando flessibilità alle molecole.

solubilità

La solubilità dei composti covalenti dipenderà dall'affinità soluto-solvente. Se sono apolari, saranno solubili in solventi apolari come diclorometano, cloroformio, toluene e tetraidrofurano (THF); se sono polari, saranno solubili in solventi polari, come alcoli, acqua, acido acetico glaciale, ammoniaca, ecc.

Tuttavia, al di là di tale affinità soluto-solvente, c'è una costante in entrambi i casi: le molecole covalenti non rompono (con alcune eccezioni) i loro legami o disintegrano i loro atomi. I sali, ad esempio, distruggono la loro identità chimica quando si dissolvono, risolvendo i loro ioni separatamente.

Conduttività

Essendo neutri, non forniscono un mezzo adeguato per la migrazione degli elettroni e, quindi, sono cattivi conduttori di elettricità. Tuttavia, alcuni composti covalenti, come gli alogenuri di idrogeno (HF, HCl, HBr, HI) dissociano il loro legame per dare origine a ioni (H ⁺ : F ^- , Cl ^- , Br ^- …) e diventano acidi (idracidi).

Sono anche cattivi conduttori di calore. Questo perché le loro forze intermolecolari e le vibrazioni dei loro legami assorbono parte del calore fornito prima che le loro molecole aumentino di energia.

Cristalli

I composti covalenti, purché le loro forze intermolecolari lo consentano, possono essere disposti in modo tale da creare un modello strutturale; e quindi, un cristallo covalente, senza cariche ioniche. Quindi, invece di una rete di ioni c'è una rete di molecole o atomi legati in modo covalente.

Esempi di questi cristalli sono: zuccheri in generale, iodio, DNA, ossidi di silice, diamanti, acido salicilico, tra gli altri. Ad eccezione del diamante, questi cristalli covalenti hanno punti di fusione molto inferiori a quelli dei cristalli ionici; cioè i sali inorganici e organici.

Questi cristalli contraddicono la proprietà che i solidi covalenti tendono ad essere morbidi.

Riferimenti

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