Qual è la differenza tra legami ionici e covalenti
Ogni pezzo di materia intorno a te è tenuto insieme da legami chimici. A volte, i legami chimici si rompono, come durante una reazione chimica, solo per gli atomi che si legano di nuovo per formare molecole diverse. L’energia viene sempre rilasciata per generare i legami e, allo stesso modo, l’energia è sempre necessaria per rompere i legami.
Ci sono due tipi principali di legami chimici: ionici e covalenti.
Cosa sono i legami ionici e covalenti?
Gli atomi si legano insieme per formare composti perché così facendo raggiungono energie inferiori a quelle che possiedono come singoli atomi, diventando più stabili nel processo. Per la legge di conservazione dell’energia, quando si forma un nuovo legame chimico, la reazione chimica rilascia una quantità di energia (di solito come calore) quasi uguale alla differenza nelle quantità di energia chimica immagazzinata tra i prodotti e i reagenti. Questa energia chimica immagazzinata del sistema, o contenuto di calore, è nota come la sua entalpia.
Un legame ionico si forma quando due ioni di carica opposta scambiano elettroni tra loro, dove uno ione è un atomo che ha perso o guadagnato un elettrone. Gli ioni che perdono uno o più elettroni hanno più protoni che elettroni, il che significa che hanno una carica positiva. Tali ioni sono chiamati cationi (metalli). D’altra parte, guadagnare elettroni conferisce allo ione una carica negativa. I chimici si riferiscono a tali ioni come anioni (non metalli).
I composti ionici sono tipicamente neutri. Pertanto, gli ioni si combinano in modi che neutralizzano le loro cariche.
Un esempio da manuale di un composto ionico è il cloruro di sodio, noto anche come sale da cucina. Un singolo atomo di sodio ha 11 protoni e 11 elettroni, ma solo un singolo elettrone nel suo guscio esterno (o guscio di valenza). Il cloro è composto da 17 protoni e 17 elettroni, e ha 7 elettroni nel suo guscio esterno. Quando i due atomi reagiscono, il sodio (elettropositivo) perde il suo elettrone di valenza a favore del cloro (elettronegativo). Ora, nella struttura cristallina risultante, ogni ione sodio è circondato da sei ioni cloruro e ogni ione cloruro è circondato da sei ioni sodio. Inoltre, ogni ione ha un guscio elettronico completo che corrisponde al gas inerte più vicino; neon per uno ione sodio, argon per uno ione cloruro
I legami covalenti si formano quando atomi o ioni condividono elettroni tali che i loro gusci esterni vengono occupati. I legami covalenti, chiamati anche legami molecolari, si formano solo tra atomi non metallici con valore di elettronegatività identico o relativamente vicino. L’elettronegatività, indicata dal simbolo χ, è una proprietà chimica che descrive la tendenza di un atomo ad attrarre verso di sé una coppia condivisa di elettroni (o densità di elettroni).
Il numero di legami covalenti che un atomo può formare è chiamato valenza dell’atomo. Questa proprietà rappresenta gli elettroni di un atomo che possono partecipare alla formazione di legami chimici con altri atomi. Sono gli elettroni più lontani dal nucleo.
Un primo esempio di legame covalente è la molecola di idrogeno, che si forma da due atomi di idrogeno, ognuno con un elettrone nel suo guscio esterno. La formazione del legame rilascia calore, quindi è esotermica. Per la molecola di idrogeno, il calore rilasciato durante la sua formazione, noto anche come cambiamento entalpico standard (ΔH°), è -435 kJ per mole. Il processo inverso, la rottura del legame H-H, richiede 435 kJ per mole, una quantità chiamata forza del legame.
Un altro classico esempio di legame covalente è il cloruro di idrogeno (HCl), che è un alogenuro di idrogeno. L’atomo di cloro ha 7 atomi nel suo guscio esterno mentre l’idrogeno ha 1 elettrone nel suo guscio esterno. Entrambi si combinano perfettamente in modo che ogni atomo riempia i propri gusci di valenza, formando una molecola altamente stabile. Ora, la molecola di HCl non reagirà ulteriormente con altri atomi di cloro o idrogeno.
Differenze tra legami ionici e covalenti
- I legami covalenti sono molto più comuni nella chimica organica dei legami ionici.
- Nei legami covalenti, gli atomi condividono elettroni, mentre nei legami ionici gli atomi trasferiscono elettroni.
- I componenti di reazione dei legami covalenti sono elettricamente neutri, mentre nei legami ionici sono entrambi carichi. Questo spiega perché il cloruro di sodio (sale) conduce elettricità quando si dissolve – i suoi componenti sono carichi.
- I legami ionici sono molto più forti dei legami covalenti.
- I legami covalenti sono molto più comuni in natura dei legami ionici. La maggior parte delle molecole negli esseri viventi sono legate in modo covalente, per esempio.
- I legami covalenti possono formarsi tra atomi degli stessi elementi (per esempio H2). Tuttavia, i legami ionici non possono farlo.
- I legami covalenti si formano tra due non-metalli, mentre i legami ionici si formano tra un metallo e un non-metallo.
- Le molecole formate da legami covalenti hanno un basso punto di fusione, mentre quelle con legami ionici hanno un alto punto di fusione. La stessa relazione esiste per il punto di ebollizione.
- A temperatura ambiente, le molecole con legami covalenti sono nella maggior parte dei casi liquidi o gas, mentre i composti ionici sono solidi.
Similitudini tra legami ionici e covalenti
- Entrambi i tipi di legame portano alla formazione di composti chimici stabili.
- Ci vogliono reazioni esotermiche (cioè che rilasciano calore) per creare legami ionici e covalenti.
- In entrambi i processi di legame sono coinvolti elettroni di valenza.
- Non importa se una molecola si forma tramite legame ionico o covalente per quanto riguarda la sua carica elettrica: il risultato è sempre elettricamente neutro.