Oltre ai composti molecolari,caratterizzati da legami covalenti,esiste una serie di composti che si presentano come un reticolo di ioni positivi e di ioni negativi: i composti ionici. Nella reazione tra un metallo e con un non metallo,se si verifica un trasferimento di 1 o più elettroni,gli atomi del metallo cedono elettroni e diventano ioni positivi (detti cationi ),mentre gli atomi del non metallo acquistano elettroni e diventano ioni negativi (detti anioni ).
Si definisce legame ionico l'attrazione tra ioni aventi carica opposta.
Il sodio metallico a contatto con il cloro gassoso,con una reazione violenta,forma il cloruro di sodio (NaCl),il comune sale da cucina,un solido cristallino. Adottando la simbologia di Lewis,cioè disegnando un elettrone con un punto,e prendendo in considerazione gli elettroni di valenza,la reazione tra un atomo di sodio e un atomo di cloro è così rappresentata:
Na + Cl →Na + Cl →NaCl
In seguito a questo trasferimento elettronico,ciascun atomo raggiunge la configurazione elettronica ad ottetto nell'ultimo livello.
Tra cariche si segno opposto si crea un'attrazione elettrostatica,per cui gli ioni Na+ e Cl- si attraggono tra loro. Le coppie ioniche (Na+CL-) costituiscono il cloruro di sodio. A temperatura ambiente,il cloruro di sodio è un solido cristallino tridimensionale in cui ciascun ione Na+ è circondato da ioni Cl-e ciascun ione Cl- è circondato da ioni Na+. Anche se nel cristallo è presente un numero elevatissimo di ioni Na+ e Cl-,questi sono sempre presenti nel rapporto di 1:1,per cui il cloruro di sodio si assegna la formula NaCl. Il cloruro di sodio e tutte le sostanze ioniche allo stato solido non esistono come molecole individuali. In un composto ionico,ciascun ione ha proprietà specifiche e differenti dall'atomo da cui hanno tratto origine. Nel cloruro di sodio,ad esempio,lo ione Na+ ha proprietà differenti dall'atomo Na da cui deriva,e così lo ione Cl- ha proprietà differenti da un atomo di cloro della molecola Cl2 . Noi,infatti,sfruttiamo le proprietà degli ioni Na+ e degli ioni Cl- per salare i cibi,mentre non possiamo utilizzare per questo uso sodio metallico e cloro gassoso. Per avere un legame ionico,la differenza di elettronegatività tra 2 elementi deve essere uguale o superiore di 1,8. In genere,i metalli dei gruppi 1A e 2A formano con gli alogeni oppure con gli elementi del gruppo 6A composti ionici. Nei composti con un metallo e un non metallo,se la differenza di elettronegatività è inferiore a 1,8,i composti saranno covalenti polari,con un elevata percentuale di carattere ionico. Invece due non metalli si combinano formando sempre composti covalenti polari,anche se la loro differenza di elettronegatività è superiore a 1,8. I composti BF3 (∆EN=2,0) e SiF4 (∆EN=2,2) sono composti covalenti e non ionici,come si ricava da due sperimentali. Entrambi sono gassosi a temperatura ambiente,e le loro temperature di ebollizione sono rispettivamente -99,9°C e -86°C. I composti ionici sono sostanze solide cristalline che presentano elevate temperature di fusione per le notevoli forze di attrazione tra le cariche ioniche. Il cloruro di sodio (NaCl) fonde a 801 °C,mentre l'ossido di magnesio (MgO) fonde a 2800°C,perché in MgO gli ioni Mg2+ e O2- hanno due cariche ciascuno e la forza di attrazione è maggiore che tra cariche singole. Un'altra proprietà che costituisce un indizio per stabilire se un composto è ionico o covalente è la conducibilità elettrica. Ad esempio,AlF3 ,composto ionico,conduce la corrente elettrica,mentre AlBr3 ,composto covalente polare,non conduce la corrente elettrica. Per condurre la corrente elettrica,una sostanza deve soddisfare 2 condizioni:
1) la sostanza deve contenere ioni;
2) gli ioni devono essere liberi di muoversi.
Poiché i composti ionici sono costituiti da ioni ci aspettiamo che siano buoni conduttori di corrente. Un composto ionico,come il solfato rameico (un sale),se disciolto in acqua,conduce la corrente elettrica per il fatto che i suoi ioni sono liberi di muoversi. Il passaggio di corrente è evidenziato dall'accensione di una lampadina. Anche allo stato fuso un composto ionico conduce elettricità,perché gli ioni si muovono liberamente. Nello stato solido,invece,un composto ionico,come il solfato rameico,non conduce elettricità,perché gli ioni occupano posizioni fisse nel reticolo del cristallo. Le sostanze che,disciolte in acqua o allo stato fuso,conducono la corrente elettrica sono dette elettroliti. Invece,il glucosio e il saccarosio non conducono la corrente elettrica perché non presentano ioni,ma legami covalenti. Tutte le sostanze che possiedono queste proprietà sono dette non elettroliti.
Secondo la teoria di Lewis,si ha formazione di un legame covalente quando 2 atomi mettono in comune un doppietto elettronico. Pertanto,questa teoria descrive il legame covalente tra due atomi di idrogeno in modo analogo e il legame tra due atomi di cloro. In effetti il legame covalente nelle due molecole differisce per energia di legame e per lunghezza di legame (436kJ/mol e 74 pm per H2 ,242 kJ/mol e 200 pm per Cl2 ). Un modo più soddisfacente per spiegare la formazione di un legame chimico è la teoria del legame di valenza. Secondo questa teoria,gli atomi utilizzano gli orbitali atomici nella formazione dei legami. Inoltre si deve verificare una sovrapposizione dei 2 orbitali atomici,e i 2 orbitali che si sovrappongono devono avere al massimo 2 elettroni con spinta opposta. Nella molecola H2 ,la sovrapposizione di 2 orbitali L s porta alla formazione di un legame covalente indicato con legame sigma. Il doppietto elettronico viene attratto da entrambi i nuclei e,nello stesso tempo,compensa la repulsione tra i nuclei carichi positivamente.
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