07x02 - Legame ionico e metallico

Legame ionico e metallico

Lezione realizzata dal prof. P. B. Giandonato @profgiando
Immagini e testi tratti da "Chimica: molecole in movimento" di Valitutti et al. ed. Zanichelli

Perché gli atomi si legano?

Un legame chimico si forma se gli atomi legati hanno energia minore degli atomi separati. In altre parole:

• due atomi si legano se questo fa calare la loro energia potenziale (principio dell'energia potenziale minima);

• quando l'energia potenziale aumenta, il tentativo di unione fallisce e gli atomi non si legano tra loro.

Quando due atomi isolati si legano si libera energia; al contrario, per rompere lo stesso legame occorre fornire al sistema la stessa identica quantità di energia. Questa si chiama energia di legame.

L'energia di legame

L'energia di legame è la quantità di energia che occorre fornire per rompere il legame chimico tra due atomi di una mole di sostanza. Si misura in kilojoule/mole (kJ/mol).
Tanto più grande è
l'energia di legame,
tanto più forte è il
legame che unisce
gli atomi e tanto più
stabile è l'aggregato.

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Multiple Choice

• Due atomi si legano se questo fa aumentare la loro energia potenziale

• Vero

• Falso

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La regola dell'ottetto

I legami chimici si instaurano tra gli elettroni più esterni degli atomi, che per questo si dicono elettroni di legame o elettroni di valenza. La tendenza a formare legami chimici dipende dal numero e dalla disposizione degli elettroni di valenza.
La regola dell'ottetto afferma che un atomo è particolarmente stabile quando ha otto elettroni nello strato di valenza, raggiungendo la configurazione elettronica del gas nobile più vicino.

​Nella molecola della CO₂ il carbonio e l'ossigeno raggiungono l'ottetto con i legami

Legami e valenza

Gli atomi raggiungono l'ottetto, e quindi la maggior stabilità, acquistando, perdendo o condividendo elettroni di valenza, cioè formando legami chimici. Si formano in questo modo i tre tipi di legame: ionico, metallico e covalente.

La valenza è il numero di elettroni che un atomo guadagna, perde o mette in comune quando si lega con altri atomi. Corrisponde quindi anche al numero di legami che ogni atomo è in grado di formare.

Legame
ionico

Il legame ionico

Il legame ionico è dovuto alla forza di attrazione elettrostatica che tiene uniti gli ioni di carica opposta.

• il sodio (gruppo I) ha un solo elettrone nell'orbitale più esterno e un basso valore di energia di prima ionizzazione;

• il cloro (gruppo VII) ha sette elettroni di valenza e alta affinità elettronica.

Il sodio è un metallo alcalino, perde facilmente il suo unico elettrone di valenza per raggiungere l'ottetto, mentre al cloro manca un solo elettrone per raggiungere l'ottetto.

Il legame ionico

La tendenza a formare il legame ionico si può prevedere sulla base della posizione degli elementi nella tavola periodica:

1. I metalli dei gruppi I, II e III (che hanno rispettivamente 1, 2 e 3 elettroni esterni) tendono a perdere gli elettroni diventando ioni positivi (+1, +2 e +3). Raggiungono così la configurazione del gas nobile che li precede.

2. I non metalli dei gruppi VI e VII (con 6 e 7 elettroni esterni) tendono ad acquistare elettroni (rispettivamente 2 e 1) e trasformarsi in ioni negativi (carica 2- e 1-), assumendo la configurazione del gas nobile che li segue.

Il legame ionico

​La tendenza degli elementi a formare il legame ionico sulla base della loro posizione nella tavola

periodica.

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con altri atomi

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che tiene uniti gli ​

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Multiple Select

Tra quali elementi chimici si forma il legame ionico?

• Metalli

• Metalli di transizione

• Non metalli

• Gas nobili

Il legame ionico

Quale è la formula del composto ionico che si forma tra magnesio e ossigeno? Il magnesio appartiene al gruppo II della tavola periodica, per cui ha due elettroni di valenza. Per raggiungere la stabilità dovrà cedere due elettroni. L'ossigeno appartiene al gruppo VI, quindi ha sei elettroni di valenza. II trasferimento di 2 e^- dal magnesio all'ossigeno permette a entrambi di raggiungere la configurazione elettronica del gas nobile più vicino.

Il legame ionico

II magnesio, un metallo, cede due elettroni all'ossigeno, un non metallo: si formano così i due ioni Mg²⁺ e O^2-. Tra questi due ioni si stabilisce un legame ionico dovuto alla forza di attrazione elettrostatica fra le cariche 2+ e 2-

II composto che si forma, l'ossido di magnesio, ha formula MgO.

Fill in the Blank

Tra il magnesio (gruppo II) e l'ossigeno (gruppo VI) quanti elettroni vengono scambiati?

Multiple Choice

Nel legame ionico tra fluoro e litio il fluoro cede 1 elettrone al litio

• Vero

• Falso

Multiple Choice

Nel NaCl il cloro (gruppo VII) acquista 2 elettroni dal sodio (gruppo I)

• Vero

• Falso

Legame
metallico

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Valitutti,Falasca, Amadio, Chimica: molecole in movimento © Zanichelli editore 2017

4. Il legame metallico

Circa l’80% di tutti gli elementi sono metalli; a parte il

mercurio, Hg, sono tutti solidi a temperatura ambiente e

caratterizzati da un reticolo cristallino.

Gli atomi metallici mettono in comune gli elettroni di

valenza, condivisi tra tutti gli atomi del cristallo.

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Valitutti,Falasca, Amadio, Chimica: molecole in movimento © Zanichelli editore 2017

4. Il legame metallico

Il legame metallico è dunque di tipo cooperativo. Gli ioni

metallici positivi occupano posizioni quasi fisse nel cristallo

e tutti gli elettroni più esterni passano liberamente da un

atomo all’altro. La nebbia elettronica avvolge e tiene uniti

tutti i cationi metallici del cristallo.

Il legame metallico è dovuto all’attrazione fra gli ioni

metallici positivi e gli elettroni mobili che li circondano.

Tanto più forte è il legame metallico, tanto più sono

numerosi gli elettroni mobili.

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Valitutti,Falasca, Amadio, Chimica: molecole in movimento © Zanichelli editore 2017

5. I solidi metallici

I metalli hanno una struttura cristallina. I piccoli cristalli

che li costituiscono possono essere evidenziati

osservando al microscopio una superficie levigata e

attaccata con acidi. I cristalli metallici sono anche visibili

sulla superficie di frattura dei metalli.

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Valitutti,Falasca, Amadio, Chimica: molecole in movimento © Zanichelli editore 2017

5. I solidi metallici

I metalli hanno aspetto lucente ma sono opachi, sono

duttili e malleabili.

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Valitutti,Falasca, Amadio, Chimica: molecole in movimento © Zanichelli editore 2017

5. I solidi metallici

Nella storia, la scoperta delle proprietà delle leghe

metalliche ha permesso l’evoluzione della civiltà, come

dimostra il passaggio dall’età del rame all’età del bronzo.

Il metallo presente in percentuale maggiore è chiamato

metallo base, mentre gli altri componenti sono detti

alliganti.

Le leghe metalliche sono miscugli omogenei.

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Valitutti,Falasca, Amadio, Chimica: molecole in movimento © Zanichelli editore 2017

5. I solidi metallici

Le leghe possono essere interstiziali, quando le

dimensioni degli atomi che le formano sono diverse.

L’acciaio è una lega interstiziale: gli atomi di carbonio

riescono a collocarsi negli spazi vuoti presenti nella

struttura cristallina del ferro ostacolando lo slittamento dei

piani reticolari.

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Valitutti,Falasca, Amadio, Chimica: molecole in movimento © Zanichelli editore 2017

5. I solidi metallici

Le leghe sono sostituzionali, quando le dimensioni degli

atomi sono simili.

L’oro puro è troppo tenero per essere adoperato in

oreficeria e per questo si lavora in lega con rame e

argento.

La percentuale di oro è espressa attraverso un’unità di

misura chiamata carato. L’oro a 24 carati è puro al 100%,

quindi un anello a 18 carati contiene il 75% di oro.

Multiple Select

Nella tavola periodica dove si trovano i metalli?

(scegli tutte le risposte esatte)

• Nei primi due gruppi

• Nell'ultimo gruppo

• Nei gruppi di transizione

• Nella parte destra

Dropdown

Gli atomi ​

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mettono in comune gli ​​

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di ​ ​

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, condivisi tra tutti gli atomi del ​​

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, formando una nebbia​ ​

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I metalli hanno aspetto ​

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ma sono ​

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, sono ​

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e malleabili, ottimi ​

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di ​

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e di calore.

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Le leghe metalliche sono ​

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omogenei. Il metallo ​

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è chiamato metallo ​

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, mentre gli altri componenti sono detti ​

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.

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L’acciaio è una lega ​

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: gli atomi di ​

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riescono a collocarsi negli spazi vuoti presenti nella struttura cristallina del ​

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