Legame

legame In chimica, insieme delle forze, dette forze di l., che si stabiliscono fra gli atomi sì da consentirne l'unione in aggregati non labili (molecole), la cui energia totale è perciò minore della somma delle energie degli atomi liberi che lo costituiscono. Oltre ai l. tra gli atomi all'interno di una molecola (l. intramolecolari) esistono l. tra le molecole (l. intermolecolari) meno forti dei precedenti. Un l. intramolecolare è sempre formato dalla messa in comune di una o più coppie di elettroni appartenenti al livello più esterno (quindi dotati di maggiore energia) degli atomi che si legano (teoria del l. covalente di Lewis). INTERPRETAZIONI QUANTISTICA DEL LEGAME Negli atomi che costituiscono una molecola, solo le distribuzioni di probabilità per gli elettroni appartenenti agli strati più esterni (detti anche elettroni di valenza) possono subire notevoli modificazioni rispetto all'atomo isolato, con conseguente variazione di energia del sistema. A un l. quindi è sempre associata una caratteristica distribuzione spaziale degli elettroni di valenza (nube elettronica), quindi una determinata funzione d'onda (orbitale molecolare). Dal punto di vista del calcolo, gli orbitali molecolari si ottengono da particolari combinazioni degli orbitali atomici. LEGAMI COVALENTI E LEGAME IONICO La distribuzione di probabilità degli elettroni di un l. può essere notevolmente concentrata verso uno dei due atomi (quello più elettronegativo), spostata in piccola misura o disposta simmetricamente fra i due atomi: corrispondentemente si hanno il l. ionico o eteropolare, il l. covalente polare, il l. covalente omeopolare. La loro distinzione è di tipo più quantitativo che qualitativo. La differenza si ha nella rottura del legame: in quello omeopolare ognuno dei due atomi conserva uno dei due elettroni di l. con formazione di radicali liberi, mentre nel caso del l. covalente eteropolare e del l. ionico la coppia di elettroni rimane associata all'atomo più elettronegativo con formazione di ioni di segno opposto. In partic., il l. ionico è caratteristico dei cristalli ionici. Un particolare tipo di l. covalente, caratteristico dei composti di coordinazione, è il l. di coordinazione (o dativo) in cui entrambi gli elettroni che partecipano al l. provengono da uno stesso atomo. Un l. tra due atomi può riguardare più coppie di elettroni: in questo caso si parla di l. doppio o di l. triplo. LEGAMI DELOCALIZZATI Se la nube elettronica dei l. interessa più una singola coppia di atomi si parla di l. delocalizzato. Casi tipici di l. delocalizzati sono quelli che caratterizzano i composti aromatici (benzene) e i metalli (l. metallico); gli elettroni di valenza non appartengono a nessun atomo in particolare e si muovono all'interno della struttura cristallina (elettroni di conduzione) formata dai cationi metallici. In questi casi gli orbitali molecolari sono formati dal concorso di tutti gli orbitali atomici degli elettroni di valenza coinvolti nel legame. LEGAMI INTERMOLECOLARI Sono l. dovuti alle attrazioni tra molecole neutre che si verificano a causa della presenza dei dipoli permanenti o temporanei nelle medesime. Nel primo caso il dipolo dipende dalla diversa elettronegatività e della disposizione degli atomi che formano la molecola. FOCUS Legame idrogeno (o a idrogeno) Il l. idrogeno è un l. che si può stabilire tra due molecole o all'interno di una stessa molecola (tra atomi non adiacenti tra loro) per interazione tra un atomo di idrogeno, legato a un atomo molto elettronegativo e un altro atomo avente una coppia di elettroni di valenza disponibili. Solo in parte il l. idrogeno è dovuto alle tipiche attrazioni elettrostatiche dei l. intermolecolari in quanto un contributo importante viene dalla sovrapposizione degli orbitali degli atomi legati. In questo modo si spiega la direzionalità del l., tipica dei legami intramolecolari. Classico esempio di l. idrogeno, la cui forza è intermedia tra un l. chimico vero e proprio e un l. intermolecolare, è quello tra le molecole dell'acqua. Alla presenza del l. idrogeno è correlata la struttura cristallina di solidi molecolari (per es. l'acqua), la struttura quaternaria delle proteine e l'accoppiamento delle basi negli acidi nucleici.