Legame ionico e legame covalente

Il legame ionico

Come abbiamo già accennato precedentemente, la materia è formata da molecole, cioè aggregati di atomi che vengono tenuti insieme da forze di attrazione di tipo coloumbiana. Il modo più semplice per tenere insieme due atomi è quella che passa attraverso la formazione di anioni e cationi, che poi si attraggono per la semplice attrazione elettrostatica (anche se questa è un'approssimazione, seppur estremamente attendibile). Facciamo un esempio: Sodio e Cloro.

Il sodio è un elemento chimico che possiede 11 protoni nel nucleo (che quindi ha carica +11) e 11 elettroni negli orbitali intorno al nucleo (che quindi sommano ad una carica di -11); il cloro possiede invece 17 protoni (carica +17) e altrettanti elettroni (carica -17). Come possiamo vedere questi elementi sono neutri elettricamente, cioè la carica del nucleo e quella degli elettroni danno somma 0. La configurazione orbitale di questi due elementi non è la più stabile possibile, in quanto nel caso del sodio un solo elettrone occupa un livello energetico elevato come il 3s senza il quale assumerebbe la configurazione elettronica esterna del gas nobile Neon, mentre il cloro possiede un orbitale deficitario di un unico elettrone che lo porterebbe ad assumere la configurazione del gas nobile Argon. Per questo motivo il sodio (che nello stato fondamentale viene definito metallico) tende facilmente a lasciar andare quell'elettrone esterno e quindi a ionizzarsi, diventando così un catione Na⁺. A sua volta il cloro tende ad acquistare quell'elettrone rilasciato dal sodio (naturalmente l'elettrone può avere qualsiasi origine, non per forza quella del sodio) e a ionizzarsi a sua volta, diventando un anione cloruro Cl^-. A questo punto i nostri due atomi sono assimilabili a due sferette cariche elettricamente e aventi carica opposta, per questo motivo sono soggette all'attrazione elettrostatica che quindi le tiene accoppiate a formare il cloruro di sodio NaCl, elidendo così mutuamente le cariche fino a formare un composto neutro. Dietro a tutto questo macchinoso meccanismo non si nasconde altro che il comune sale da cucina, NaCl appunto.

Il legame covalente

Il legame covalente è la situazione opposta al legame ionico, per un legame ogni atomo condivide un elettrone. In questo caso si ha a che fare con due elementi elettronegativi, i quali difficilmente cedono gli elettroni, però sono in grado di condividerli. In genere gli atomi ottengono una situazione stabile quando hanno attorno a sé 8 elettroni (si dice che un atomo raggiunge l'otteto): più in generale si può dire che una specie chimica è stabile quando ha la configurazione elettronica di un gas nobile. Gli atomi instabili possono completare l'ultimo strato senza né cedere né acquistare elettroni, ma mettendoli in comune con atomi dello stesso tipo o diverso, in modo tale da formare molecole che hanno due o otto elettroni nell'ultimo strato, risultando conseguentemente stabili.

Un esempio può essere la molecola di H₂O. L'acqua è una sostanza stabile, non si infiamma, è poco reattiva. Si nota che ogni idrogeno condivide 1 elettrone, ognuno formando un solo legame con l'ossigeno. La situazione che si ottiene è che l'idrogeno gode di un altro elettrone condiviso dall'ossigeno, ottenendo una configurazione elettronica stabile (He), mentre d'altra parte, l'ossigeno, che ha 6 elettroni, riceve 2 elettroni condivisi, ottenendo la configurazione del Neon.

Il legame metallico

I metalli :

• sono buoni conduttori di elettricità e calore
• riflettono la luce
• sono duttili e malleabili
• formano facilmente leghe
• formano strutture cristalline quasi sempre cubiche a facce centrate o cubiche compatte, esagonali compatte oppure cubiche a corpo centrato.

Il legame metallico si forma grazie all'interazione tra elementi elettropositivi, questi cedono facilmente gli elettroni. Il risultato è che il legame è vasto, ogni atomo contribuisce con qualche elettrone, generando un "mare" di elettroni, in cui sono immersi i nuclei. Essendo gli elettroni particelle fondamentali per la creazione di un legame, più elettroni saranno "condivisi" più il metallo sarà duro, viceversa se il metallo "condivide" un solo elettrone, il risultato è un metallo duttile. La loro conducibilità è attribuita alla presenza di elettroni che si muovono nel reticolo.

Strutture di Bravais

Le strutture di Bravais sono state scoperte intorno agli anni 40-60 con lo sviluppo delle prime tecnologie con uso di radiazioni. Quando si parla di queste strutture non si intende più il legame tra i singoli atomi e la loro angolazione come nella struttura di Lewis o nel modello VSEPR, ma bensì si riferiscono ad un'intera mole di sostanza.

Le geometrie molecolari descritte da Bravais vengono divise in tre categorie:

• Cubica
• Corpo centrato
• Esagonale

Tuttavia, la maggioranza dei metalli e delle sostanze solide si aggrega formando reticoli cristallini differenti da quelli base; allora si parla di:

• cubico a corpo centrato
• Cubico a facce centrate
• Esagonale compatto