Legami Chimici e Ionici

L'atomo centrale in una molecola è solitamente l'atomo meno elettronegativo, tranne l'idrogeno, che forma solo un legame.

La disposizione simmetrica degli atomi intorno all'atomo centrale determina la forma della molecola.

Contare il numero totale di elettroni di valenza di tutti gli atomi coinvolti.

Posizionare una coppia di elettroni tra ciascuna coppia di atomi legati.

Completare l'ottetto di elettroni per gli atomi legati intorno all'atomo centrale.

Disponere gli elettroni rimanenti sull'atomo centrale, se necessario.

Se l'atomo centrale non raggiunge l'ottetto, si possono formare doppi o tripli legami.

La lunghezza di legame è la distanza tra i nuclei di due atomi legati.

L'angolo di legame è l'angolo formato dagli assi che collegano i nuclei degli atomi legati.

La teoria VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) spiega la geometria delle molecole in base alla repulsione tra le coppie di elettroni di valenza.

La teoria VSEPR (Valence Shell Electron-Pair Repulsion) prevede la geometria delle molecole in base alla repulsione tra le coppie di elettroni del livello di valenza intorno all'atomo centrale.

Il numero di coppie di elettroni (libere o in legame) attorno all'atomo centrale determina la disposizione degli atomi in una molecola.

Due coppie di elettroni attorno all'atomo centrale danno origine a una struttura lineare con un angolo di legame di 180 gradi.

Tre coppie di elettroni attorno all'atomo centrale creano una struttura triangolare planare con angoli di legame di 120 gradi.

Quattro coppie di elettroni attorno all'atomo centrale generano una struttura tetraedrica con angoli di legame di 109,5 gradi.

La teoria VSEPR è valida principalmente per molecole formate da elementi dei blocchi s e p.

Un legame covalente polare crea un dipolo elettrico, con una carica parziale positiva su un atomo e una carica parziale negativa sull'altro.

La polarità di una molecola dipende dalla presenza di legami covalenti polari e dalla sua geometria.

Le molecole degli elementi puri sono sempre non polari, poiché gli atomi uguali creano legami covalenti puri.

I composti con molecole biatomiche sono sempre polari, in quanto la differenza di elettronegatività tra gli atomi crea una distribuzione asimmetrica delle cariche.

Il legame chimico si forma quando due o più atomi hanno un'energia minore quando sono legati rispetto a quando sono separati.

La quantità di energia richiesta per rompere un legame chimico tra una mole di molecole.

Un atomo è più stabile quando ha otto elettroni nel suo guscio di valenza.

Gli elettroni che partecipano alla formazione dei legami chimici.

Un metodo per rappresentare la struttura di un atomo, mostrando i suoi elettroni di valenza.

Il numero di elettroni che un atomo guadagna, perde o condivide quando si lega ad altri atomi.

Un tipo di legame chimico che si forma quando un atomo cede un elettrone ad un altro atomo, formando ioni con cariche opposte che si attraggono.

La forza di attrazione elettrostatica tra ioni con carica opposta.

Una struttura solida, ordinata e ripetitiva formata da ioni che si attraggono in modo tridimensionale.

Il numero di ioni di carica opposta che circondano un particolare ione in un reticolo cristallino.

La formula di un composto ionico rappresenta il rapporto minimo tra cationi e anioni.

Il punto di fusione di un composto ionico è generalmente alto perché le forze di attrazione tra gli ioni sono molto forti.

La solubilità di un composto ionico dipende dalle interazioni con il solvente.

La forza di attrazione elettrostatica tra ioni diminuisce con l'aumento della distanza tra gli ioni.

La regola dell'ottetto non è sempre valida, esistono molecole che non seguono la regola.

Un'attrazione tra molecole che presenta un atomo di idrogeno legato covalentemente a un atomo piccolo, molto elettronegativo, con una coppia di elettroni libera.

Il legame a idrogeno è la forza intermolecolare più forte, circa dieci volte più debole di un legame covalente.

NH3, H2O e HF hanno punti di ebollizione più elevati rispetto ai composti analoghi degli altri elementi del loro gruppo. Questo perché il legame a idrogeno richiede più energia per rompersi, aumentando il punto di ebollizione.

I legami a idrogeno sono responsabili della contrazione di volume quando si mescolano acqua e alcol. Questo accade perché i legami a idrogeno avvicinano le molecole, riducendo gli spazi vuoti.

La densità dell'acqua diminuisce quando passa dallo stato liquido a quello solido. Questo perché, nel ghiaccio, le molecole sono bloccate in una struttura che forma quattro legami a idrogeno, occupando più spazio.

Tipi di legami intermolecolari presenti nelle sostanze: 1. Acido iodidrico, HI: forze di London (assenza di polarità); 2. Ammoniaca, NH3: legami a idrogeno (presenza di N con coppia di elettroni libera); 3. Tetracloruro di carbonio, CCl4: forze di London (molecola apolare).

I tre atomi coinvolti nel legame a idrogeno (i due atomi elettronegativi e l'idrogeno) devono trovarsi sulla stessa linea.

N, O e F sono coinvolti nei legami a idrogeno. Questi atomi sono piccoli, molto elettronegativi, e hanno coppie elettroniche libere che attraggono l'idrogeno.

Le forze di van der Waals, generate da una miriade di lamelle sulle loro zampe, permettono ai gechi di aderire a qualsiasi superficie, indipendentemente dalla sua inclinazione.

Ciascuna lamella è composta da migliaia di filamenti che si diramano in appendici chiamate spatulae. Ogni spatula ha un'estremità che forma il legame di adesione con la superficie.

Anche se l'interazione singola è debole, il grande numero di spatulae crea una forza adesiva sufficiente a sostenere il peso del geco.

I gechi possono controllare l'angolo di distacco delle spatulae per regolare l'adesione. Questo permette loro di muoversi facilmente sulle superfici.

Le molecole polari possono indurre un dipolo in molecole non polari, creando un'interazione detta dipolo-dipolo indotto. Questo spiega la solubilità dell'ossigeno in acqua.

Le molecole d'acqua, con la loro struttura dipolare, possono interagire con ioni formando legami ione-dipolo. Gli ioni si circondano di molecole d'acqua, diventando idratati.

Il legame a idrogeno è un'interazione dipolo-dipolo forte che si forma tra molecole d'acqua, a causa della parziale carica negativa dell'ossigeno e della parziale carica positiva degli idrogeni.

Il legame a idrogeno si forma tra molecole che hanno un atomo di idrogeno molto polarizzato e un atomo piccolo e molto elettronegativo con almeno una coppia elettronica libera.

L'adesivo chirurgico biodegradabile, ispirato alle zampe dei gechi, è un esempio di materiale biomimetico. Questo tipo di materiale imita la struttura e le funzioni dei sistemi biologici.

I ricercatori del MIT si sono ispirati alle zampe dei gechi per progettare un adesivo chirurgico biodegradabile, che potrebbe sostituire i punti di sutura e le graffette.

Una grandezza vettoriale che si determina per via sperimentale ed è tanto maggiore quanto più grandi sono le differnze di elettronegatività tra gli atomi che costituiscono il legame.

La molecola è lineare e i due dipoli, uguali e opposti, si annullano a vicenda.

I legami covalenti sono polari perché l'ossigeno è più elettronegativo dell'idrogeno. La forma piegata della molecola non consente ai dipoli di annullarsi.

I quattro dipoli dei legami C-Cl si annullano a causa della geometria molecolare tetraedrica.

I dipoli si sommano secondo la struttura tetraedrica della molecola e non si annullano.

È polare se la somma dei momenti dipolari di tutti i suoi legami è diversa da zero.

Sono non polari solo le molecole che hanno l'atomo centrale legato a gruppi uguali e che non presenta coppie di elettroni liberi.

Una bacchetta elettrizzata attira le molecole polari, come quelle di acqua, acetone e alcol, ma non le molecole apolari, per esempio il benzene.

Le molecole polari sono orientate e quindi attratte dalla bacchetta: la parte che porta una parziale carica positiva (+) è attratta verso il polo negativo, la parte con una parziale carica negativa (-) è attratta dal polo positivo.

Non è facile prevederne la polarità: a volte, una stessa molecola presenta una parte apolare e una polare. Le molecole dei tensioattivi come il sapone, per esempio, hanno un'estremità polare o ionica («testa») che si immerge tra le molecole d'acqua e una lunga catena apolare («coda») che resta fuori dal liquido.

Le code si associano in modo da formare piccole sfere, con la parte polare rivolta verso l'esterno, in grado di solubilizzare al loro interno sostanze altrimenti insolubili in acqua.

Permette di fare una previsione sulla solubilità.

Il simile scioglie il simile. I solventi non polari (come benzina, tetracloruro di carbonio e cherosene) sciolgono composti formati da molecole non polari. I solventi polari, come acqua, alcol, acetone, si prestano invece a solubilizzare molecole polari come lo zucchero. In particolare, l'acqua scioglie anche composti ionici come il cloruro di sodio.

Il carbonio utilizza orbitali ibridi sp³ in tutti i composti in cui forma quattro legami singoli con altri quattro atomi.

Un idrocarburo della serie degli alcani, è un esempio.

Utilizza orbitali ibridi sp².