I legami

Tra atomi esistono due tipi di forze: quelle repulsive, tra particelle aventi la stessa carica, e quelle attrattive, tra elettroni e nuclei di atomi diversi. Queste ultime sono più forti delle altre e fanno in modo che gli atomi possano legarsi. 
Esistono due tipi di legami:
- Intramolecolari, cioè interni alla molecola;
- Intermolecolari, cioè tra più molecole.
Ripetute osservazioni sperimentali hanno portato a una risposta alla domanda "perchè si formano i legami chimici?":
- Gli atomi tendono spontaneamente a legarsi per raggiungere l'ottetto di stabilità dell'orbitale esterno (elettroni dell'orbitale di valenza).
- Il legame chimico si forma perchè l'energia complessiva di una molecola è più alta rispetto a quella di atomi singoli.
Per rompere un legame occorre fornire energia dall'esterno questa energia è chiamata energia di legame.
Esistono tre tipi di legame: il legale covalente, il legame ionico e il legame metallico.

forze agenti in un legame chimico e lunghezza di legame

LEGAME COVALENTE

Il legame covalente si crea quando entrambi gli atomi, la cui differenza di elettronegatività deve essere minore di 1.9,  condividono un elettrone di un orbitale spaiato in modo tale che entrambi realizzino l'ottetto di stabilità. Un legame covalente può essere puro o polare:

-Legame covalente puro

Questo è il legame che si forma quando i due atomi hanno differenza di elettronegatività pari a 0 e con le stesse caratteristiche energetiche;

-Legame covalente polare

Questo legame si forma quando a legarsi sono due atomi con diversa elettronegatività per cui si creano delle parziali cariche negative, sull'atomo meno elettronegativo, e positive, sull'atomo più elettronegativo.

A volte un atomo (donatore) condivide una coppia di elettroni e l'altro (accettore) fornisce un orbitale vuoto, questo è chiamato lega me dativo o di coordinazione.

Spesso si formano degli orbitali ibridi, cioè intermedi, tra l'orbitale s e p. Il numero di orbitali ibridi ottenuti è uguale al numero di quelli che vengono combinati. 

- sp dà luogo a strutture lineari, come l'anidride carbonica (CO2)

- sp² dà luogo a strutture planari, come triossido di zolfo (SO3)

- sp³ dà luogo a strutture tetraedriche, come il metano (CH4)

orbitali sp3

CO2, anidride carbonica (sp)

LEGAME IONICO

Il legame ionico si forma quando la differenza di elettronegatività è superiore a 1.9 e almeno la metà degli atomi sono diventati ioni, per questo si parla di percentuale di ionicità. Prendiamo in considerazione la molecola NaCl: differenza di elettronegatività=2.1>1.9, l'elettrone quindi tenderà a essere più ''spostato'' verso l'atomo di cloro formando uno ione positivo, mentre l'atomo di sodio è diventato uno ione negativo. Tra questi ioni si forma una reciproca attrazione elettrostatica perchè di carica opposta, si genera così un reticolo cristallino.

LEGAME METALLICO

Anche in questo legame i protagonisti sono gli ioni ma questa volta sono tutti dello stesso segno (+). Questo avviene perchè gli atomi che formano questo tipo di legame sono dei metalli, cioè atomi con bassa energia di ionizzazione (tendenti a formare cationi). Nonostante la forte repulsione tra i cationi, prevalgono le forze attrattive esercitate tra cationi e gli elettroni che gli atomi hanno perduto ionizzandosi: gli ioni positivi si sistemano ordinatamente nello spazio formando un reticolo cubico a corpo o a facce centrate (animazione).