sabato 30 maggio 2009
legame dativo
Il legame dativo è una forma particolare di legame covalente. Viene chiamato dativo perchè una sostanza viene chiamata datore e l'altra accettore. Si forma quando un elemento conserva uno o più doppietti disponibili ed è tipico dei non metalli. Il caso più comune è quello in cui una specie che possiede un doppietto elettronico non condiviso, come l'ammoniaca, lega un protone H+ dando cosi luogo allo ione ammonio.
Legami deboli
I dipoli molecolari possono originare delle forze di attrazione intermolecolari.
I legami intermolecolari sono essenzialmente costituiti dalla reciproca attrazione tra dipoli statici - è il caso delle molecole polari - o tra dipoli ed ioni - è il caso, ad esempio, di un sale che si scioglie in acqua.
Nel caso dei gas nobili o di composti formati da molecole apolari la possibilità di liquefare viene spiegata tramite la formazione casuale di un dipolo temporaneo quando gli elettroni, nel loro orbitare, si trovino casualmente concentrati su un lato della molecola; tale dipolo induce nelle molecole vicine a sé uno squilibrio di carica elettrica (il cosiddetto dipolo indotto) che genera reciproca attrazione e provoca la condensazione del gas. Il legame viene quindi prodotto da queste particolari forze di attrazione dette forze di dispersione o di Van der Waals.
Un caso particolare di legame intermolecolare, che può anche essere intramolecolare quando la geometria della molecola lo consente, è il legame idrogeno.
Un atomo di idrogeno legato ad un atomo di ossigeno (o di fluoro), a causa della sua polarizzazione positiva e delle sue ridotte dimensioni, attrae con un'intensità relativamente elevata gli atomi di ossigeno (e di fluoro e, in misura minore, di azoto) vicini.
Tale legame, benché debole, è responsabile della conformazione spaziale delle proteine e degli acidi nucleici, conformazione da cui dipende l'attività biologica dei composti stessi.
I legami intermolecolari sono essenzialmente costituiti dalla reciproca attrazione tra dipoli statici - è il caso delle molecole polari - o tra dipoli ed ioni - è il caso, ad esempio, di un sale che si scioglie in acqua.
Nel caso dei gas nobili o di composti formati da molecole apolari la possibilità di liquefare viene spiegata tramite la formazione casuale di un dipolo temporaneo quando gli elettroni, nel loro orbitare, si trovino casualmente concentrati su un lato della molecola; tale dipolo induce nelle molecole vicine a sé uno squilibrio di carica elettrica (il cosiddetto dipolo indotto) che genera reciproca attrazione e provoca la condensazione del gas. Il legame viene quindi prodotto da queste particolari forze di attrazione dette forze di dispersione o di Van der Waals.
Un caso particolare di legame intermolecolare, che può anche essere intramolecolare quando la geometria della molecola lo consente, è il legame idrogeno.
Un atomo di idrogeno legato ad un atomo di ossigeno (o di fluoro), a causa della sua polarizzazione positiva e delle sue ridotte dimensioni, attrae con un'intensità relativamente elevata gli atomi di ossigeno (e di fluoro e, in misura minore, di azoto) vicini.
Tale legame, benché debole, è responsabile della conformazione spaziale delle proteine e degli acidi nucleici, conformazione da cui dipende l'attività biologica dei composti stessi.
Legame ionico
Il legame ionico è un legame tra ioni di segno opposto. Tali ioni si formano da atomi aventi differenza di elettronegatività superiore al limite convenzionale di 1,9: in queste condizioni, quando due atomi si avvicinano (un metallo e un atomo di un elemento degli ultimi gruppi), gli elettroni del livello più esterno dell’atomo meno elettronegativo passano all’atomo più elettronegativo. Quest’ultimo diviene quindi uno ione negativo, mentre l’altro atomo diviene uno ione positivo.Questo legame è di natura prettamente elettrostatica; l'arrangiamento degli atomi nello spazio non ha la direzionalità del legame covalente: il campo elettrico generato da ciascuno ione si diffonde simmetricamente nello spazio attorno ad esso.
Legame di coordinazione e delocalizzato
Legame di coordinazione (o dativo)
È un tipo particolare di legame covalente detto, in passato, dativo in quanto i due elettroni coinvolti nel legame provengono da uno solo dei due atomi detto datore (o agente nucleofilo), mentre l'altro viene detto accettore (o agente elettrofilo) e deve avere un orbitale vuoto nel quale poter “alloggiare” questa coppia.
Legami delocalizzati e legame metallico
Alcuni legami covalenti, detti delocalizzati, possono legare insieme tre o più atomi contemporaneamente.
La forma più estrema di delocalizzazione del legame covalente si ha nel legame metallico. Secondo questo modello un metallo può essere rappresentato come un reticolo cristallino di ioni positivi tenuti uniti da una nube di elettroni condivisi estesa a tutto il reticolo; essendo tali elettroni non legati a nessun atomo particolare, risultano essere estremamente mobili; tale mobilità è responsabile della elevata conducibilità elettrica dei metalli.
È un tipo particolare di legame covalente detto, in passato, dativo in quanto i due elettroni coinvolti nel legame provengono da uno solo dei due atomi detto datore (o agente nucleofilo), mentre l'altro viene detto accettore (o agente elettrofilo) e deve avere un orbitale vuoto nel quale poter “alloggiare” questa coppia.
Legami delocalizzati e legame metallico
Alcuni legami covalenti, detti delocalizzati, possono legare insieme tre o più atomi contemporaneamente.
La forma più estrema di delocalizzazione del legame covalente si ha nel legame metallico. Secondo questo modello un metallo può essere rappresentato come un reticolo cristallino di ioni positivi tenuti uniti da una nube di elettroni condivisi estesa a tutto il reticolo; essendo tali elettroni non legati a nessun atomo particolare, risultano essere estremamente mobili; tale mobilità è responsabile della elevata conducibilità elettrica dei metalli.
Legami covalenti
Legame covalente puro
Un legame covalente è detto “puro” quando si forma fra atomi con lo stesso valore di elettronegatività, oppure valori compresi tra 0 e 0,3. In questo caso, gli elettroni che vengono messi in comune fra i due atomi vengono attratti con la stessa forza da entrambi i nuclei e, perciò, vengono ad essere condivisi in maniera uguale fra i due atomi (c’è una distribuzione simmetrica della nube elettronica). I legami covalenti che si formano fra due atomi che condividono due coppie di elettroni prendono il nome di doppio legame.
Legame covalente polare
Un legame covalente polare si forma tra atomi che hanno elettronegatività diversa, ma non tanto diversa da rendere possibile la formazione di un legame ionico (la differenza dei valori di elettronegatività è sempre minore di 1,7).
In questo caso, i due atomi mettono in comune i loro elettroni spaiati, tramite la sovrapposizione degli orbitali in cui si trovano questi elettroni i quali saranno maggiormente attratti dall’atomo più elettronegativo. Il legame risulterà quindi polarizzato elettricamente, cioè ognuno degli atomi coinvolti nel legame presenterà una carica elettrica parziale, o negativa o positiva.
Un legame covalente è detto “puro” quando si forma fra atomi con lo stesso valore di elettronegatività, oppure valori compresi tra 0 e 0,3. In questo caso, gli elettroni che vengono messi in comune fra i due atomi vengono attratti con la stessa forza da entrambi i nuclei e, perciò, vengono ad essere condivisi in maniera uguale fra i due atomi (c’è una distribuzione simmetrica della nube elettronica). I legami covalenti che si formano fra due atomi che condividono due coppie di elettroni prendono il nome di doppio legame.
Legame covalente polare
Un legame covalente polare si forma tra atomi che hanno elettronegatività diversa, ma non tanto diversa da rendere possibile la formazione di un legame ionico (la differenza dei valori di elettronegatività è sempre minore di 1,7).
In questo caso, i due atomi mettono in comune i loro elettroni spaiati, tramite la sovrapposizione degli orbitali in cui si trovano questi elettroni i quali saranno maggiormente attratti dall’atomo più elettronegativo. Il legame risulterà quindi polarizzato elettricamente, cioè ognuno degli atomi coinvolti nel legame presenterà una carica elettrica parziale, o negativa o positiva.
Legami chimici
Si ha un legame chimico quando una forza di natura elettrostatica tiene uniti più atomi in una molecola o in un cristallo (legami forti, o intramolecolari) o più molecole in una sostanza allo stato condensato (legami deboli, o intermolecolari). Gli atomi formano legami chimici per raggiungere una configurazione elettronica più stabile, generalmente la configurazione elettronica del gas nobile più vicino, quindi l’ottetto. I gas nobili, che già hanno raggiunto l’ottetto, non formano legami chimici.
I legami possono essere forti (covalente puro, covalente polare, ionico, delocalizzati e di coordinazione) o deboli (legami chimici secondari).
I legami possono essere forti (covalente puro, covalente polare, ionico, delocalizzati e di coordinazione) o deboli (legami chimici secondari).
Energia di ionizzazione
Per togliere un elettrone a un atomo e quindi farlo diventare uno ione gli si può fornire una certa quantità di energia che viene chiamata energia di ionizzazione che è l'energia minima richiesta per allontanare da esso\a un elettrone e portarlo a distanza infinita e che si misura in kilojoule per mole (kJ/mol), in kilocalorie per mole (kcal/mol) o in elettronvolt (eV). Essa varia a seconda della specie atomica. Naturalmente, più gli elettroni sono vicini al nucleo (come nei non metalli) tanto maggiore è la quantità di energia che deve essere somministrata per allontanare gli elettroni dall'atomo.
Se si allontana dall’atomo il primo elettrone esterno, l’energia si chiama energia di prima ionizzazione. Questa distacca un elettrone p, la seconda ne distacca uno s dal sottolivello completo s. L’energia di ionizzazione del terzo elettrone è maggiore perché, mentre l’atomo perde elettroni, la sua carica nucleare si mantiene costante e gli elettroni rimasti sono trattenuti più saldamente.
L’energia di quarta ionizzazione è circa quattro volte la terza.
Se si allontana dall’atomo il primo elettrone esterno, l’energia si chiama energia di prima ionizzazione. Questa distacca un elettrone p, la seconda ne distacca uno s dal sottolivello completo s. L’energia di ionizzazione del terzo elettrone è maggiore perché, mentre l’atomo perde elettroni, la sua carica nucleare si mantiene costante e gli elettroni rimasti sono trattenuti più saldamente.
L’energia di quarta ionizzazione è circa quattro volte la terza.
Legami chimici
Il legame chimico è una forza di attrazione di tipo elettrico che tiene uniti gli atomi nelle molecole e nei cristalli.
Esistono tipi differenti di legame ma in ogni caso le forze che tengono uniti gli atomi sono sempre dovute ad attrazioni elettriche fra delle particelle di carica opposta. Quando due atomi si legano la molecola risultante è un sistema ad energia minore e quindi più stabile rispetto ai due atomi isolati ,questo è il motivo per cui in natuira si trovano pochissimi atomi isolati. C'è una differenza di energia che esiste tra gli atomi isolati e quelli legatui e rappresenta sia l'energia che si libera nella formazione del legame sia l'energia che bisogna fornire per spezzarlo e riottenere gli atomi liberi. L'energia di legame è quell'energia che bisogna fornire per rompere un legame e questa quantità è uguale a quella che si libera quando lo stesso legame viene costituito.
Esistono tipi differenti di legame ma in ogni caso le forze che tengono uniti gli atomi sono sempre dovute ad attrazioni elettriche fra delle particelle di carica opposta. Quando due atomi si legano la molecola risultante è un sistema ad energia minore e quindi più stabile rispetto ai due atomi isolati ,questo è il motivo per cui in natuira si trovano pochissimi atomi isolati. C'è una differenza di energia che esiste tra gli atomi isolati e quelli legatui e rappresenta sia l'energia che si libera nella formazione del legame sia l'energia che bisogna fornire per spezzarlo e riottenere gli atomi liberi. L'energia di legame è quell'energia che bisogna fornire per rompere un legame e questa quantità è uguale a quella che si libera quando lo stesso legame viene costituito.
La ionizzazione, il pericolo delle radiazioni ionizzanti e il legame ionico
La ionizzazione
Il fenomeno della ionizzazione consiste nella separazione di uno o di più elettroni dagli atomi o dalle molecole di cui fanno parte, che restano di conseguenza carichi positivamente. La ionizzazione non comporta una generazione di carica elettrica netta, ma una messa a disposizione di cariche elettriche per successive ricombinazioni e reazioni all'interno della materia irraggiata. In fisica, nuclei atomici completamente ionizzati, come quelli delle particelle alfa, vengono comunemente detti particelle cariche. La ionizzazione viene eseguita solitamente tramite applicazione di alta energia agli atomi, in forma di potenziale elettrico o radiazione. Un gas ionizzato viene detto plasma. Gli ioni caricati negativamente sono conosciuti come anioni (che sono attratti dagli anodi) e quelli caricati positivamente sono chiamati cationi (e sono attratti dai catodi). Gli ioni possono essere monovalenti (indicati con un + o -), bivalenti (con due + o -) e trivalenti (con tre +). Poi gli ioni si dividono in monoatomici e poliatomici. Per atomi singoli nel vuoto, esiste una costante fisica associata al processo di ionizzazione. L'energia richiesta per rimuovere gli elettroni da un atomo è chiamata energia di ionizzazione o potenziale di ionizzazione.
Il pericolo delle radiazioni ionizzanti
Le radiazioni ionizzanti producono dei danni: in conseguenza della ionizzazione prodotta dalla radiazione si generano, all'interno delle cellule nuove, molecole o frammenti di molecole molto aggressivi dal punto di vista biochimico, in grado di danneggiare irreparabilmente a livello molecolare le strutture responsabili della funzionalità delle cellule, o dell'integrità del patrimonio genetico. Il danno può essere immediato, se la dose di radiazione è tale da inibire direttamente le funzioni della cellula e dell'organo o degli organi di cui fanno parte, oppure ritardato nel tempo, in caso di danneggiamento del patrimonio genetico della cellula. La quantità di energia della radiazione necessaria per produrre i danni, anche molto gravi, è, in termini assoluti, molto piccola: del tutto trascurabile rispetto alle energie in gioco nelle più comuni operazioni della vita quotidiana, quali il riscaldamento di un pentolino d'acqua, o l' infissione di un chiodo alla parete. Per esempio l'energia di un fascio di radiazioni ionizzanti in grado di indurre, se assorbita del corpo intero, la morte della persona irradiata entro trenta giorni con una probabilità del 50% ( un effetto dunque della massima gravità) produrrebbe, se completamente convertita in energia termica, un innalzamento della temperatura del corpo di un millesimo di grado centigrado, del tutto trascurabile. In confronto, la soglia fisiologica per l'insorgenza di effetti dovuti a riscaldamento da parte di radiazioni non ionizzanti ( onde radio, microonde, ...) è di 1 °C di aumento di temperatura del corpo o della parte interessata dall'irradiazione. Dunque, la pericolosità delle radiazioni ionizzanti non è dovuta ad un loro contenuto energetico elevato in termini assoluti, ma all'estrema efficacia distruttiva della loro azione nei confronti della struttura molecolare organizzata della materia vivente.
Il legame ionico
Il legame ionico è un tipo di legame che può instaurarsi solo tra atomi diversi.
Sappiamo che molti atomi possono diventare ioni, per acquisto o perdita di elettroni:
alcuni, che hanno bassa energia di ionizzazione, possono dare facilmente cationi perdendo un certo numero di elettroni ed assumendo così un equivalente numero di cariche positive.
Altri, con alta affinità elettronica, possono dare anioni accettando un certo numero di elettroni ed assumendo così un equivalente numero di cariche negative. Anioni e cationi si attraggono per interazione elettrostatica: questa interazione si chiama legame ionico. Tutti gli atomi del 1°, 2° e 3° gruppo creano legami ionici ad eccezione dell'idrogeno (H) che creerà il legame covalente (un legame formato da una coppia di elettroni condivisa fra due atomi) ; quindi gli elementi del 5°, 6° e 7° gruppo dovranno acquistare rispettivamente 3,2,1 elettroni; questi acquistano elettroni perchè sono atomi molto elettronegativi e cioè tendono ad attirare a se gli elettroni, mentre quelli del 1°,2°,3° gruppo per diventare stabili dovranno cedere rispettivamente 1,2,3 elettroni.
I composti ionici sono caratterizzati da elevati punti di fusione e dalla capacità di condurre elettricità allo stato fuso e in soluzione acquosa; tendono ad essere solubili in acqua e cristallizzano.
Il fenomeno della ionizzazione consiste nella separazione di uno o di più elettroni dagli atomi o dalle molecole di cui fanno parte, che restano di conseguenza carichi positivamente. La ionizzazione non comporta una generazione di carica elettrica netta, ma una messa a disposizione di cariche elettriche per successive ricombinazioni e reazioni all'interno della materia irraggiata. In fisica, nuclei atomici completamente ionizzati, come quelli delle particelle alfa, vengono comunemente detti particelle cariche. La ionizzazione viene eseguita solitamente tramite applicazione di alta energia agli atomi, in forma di potenziale elettrico o radiazione. Un gas ionizzato viene detto plasma. Gli ioni caricati negativamente sono conosciuti come anioni (che sono attratti dagli anodi) e quelli caricati positivamente sono chiamati cationi (e sono attratti dai catodi). Gli ioni possono essere monovalenti (indicati con un + o -), bivalenti (con due + o -) e trivalenti (con tre +). Poi gli ioni si dividono in monoatomici e poliatomici. Per atomi singoli nel vuoto, esiste una costante fisica associata al processo di ionizzazione. L'energia richiesta per rimuovere gli elettroni da un atomo è chiamata energia di ionizzazione o potenziale di ionizzazione.
Il pericolo delle radiazioni ionizzanti
Le radiazioni ionizzanti producono dei danni: in conseguenza della ionizzazione prodotta dalla radiazione si generano, all'interno delle cellule nuove, molecole o frammenti di molecole molto aggressivi dal punto di vista biochimico, in grado di danneggiare irreparabilmente a livello molecolare le strutture responsabili della funzionalità delle cellule, o dell'integrità del patrimonio genetico. Il danno può essere immediato, se la dose di radiazione è tale da inibire direttamente le funzioni della cellula e dell'organo o degli organi di cui fanno parte, oppure ritardato nel tempo, in caso di danneggiamento del patrimonio genetico della cellula. La quantità di energia della radiazione necessaria per produrre i danni, anche molto gravi, è, in termini assoluti, molto piccola: del tutto trascurabile rispetto alle energie in gioco nelle più comuni operazioni della vita quotidiana, quali il riscaldamento di un pentolino d'acqua, o l' infissione di un chiodo alla parete. Per esempio l'energia di un fascio di radiazioni ionizzanti in grado di indurre, se assorbita del corpo intero, la morte della persona irradiata entro trenta giorni con una probabilità del 50% ( un effetto dunque della massima gravità) produrrebbe, se completamente convertita in energia termica, un innalzamento della temperatura del corpo di un millesimo di grado centigrado, del tutto trascurabile. In confronto, la soglia fisiologica per l'insorgenza di effetti dovuti a riscaldamento da parte di radiazioni non ionizzanti ( onde radio, microonde, ...) è di 1 °C di aumento di temperatura del corpo o della parte interessata dall'irradiazione. Dunque, la pericolosità delle radiazioni ionizzanti non è dovuta ad un loro contenuto energetico elevato in termini assoluti, ma all'estrema efficacia distruttiva della loro azione nei confronti della struttura molecolare organizzata della materia vivente.
Il legame ionico
Il legame ionico è un tipo di legame che può instaurarsi solo tra atomi diversi.
Sappiamo che molti atomi possono diventare ioni, per acquisto o perdita di elettroni:
alcuni, che hanno bassa energia di ionizzazione, possono dare facilmente cationi perdendo un certo numero di elettroni ed assumendo così un equivalente numero di cariche positive.
Altri, con alta affinità elettronica, possono dare anioni accettando un certo numero di elettroni ed assumendo così un equivalente numero di cariche negative. Anioni e cationi si attraggono per interazione elettrostatica: questa interazione si chiama legame ionico. Tutti gli atomi del 1°, 2° e 3° gruppo creano legami ionici ad eccezione dell'idrogeno (H) che creerà il legame covalente (un legame formato da una coppia di elettroni condivisa fra due atomi) ; quindi gli elementi del 5°, 6° e 7° gruppo dovranno acquistare rispettivamente 3,2,1 elettroni; questi acquistano elettroni perchè sono atomi molto elettronegativi e cioè tendono ad attirare a se gli elettroni, mentre quelli del 1°,2°,3° gruppo per diventare stabili dovranno cedere rispettivamente 1,2,3 elettroni.
I composti ionici sono caratterizzati da elevati punti di fusione e dalla capacità di condurre elettricità allo stato fuso e in soluzione acquosa; tendono ad essere solubili in acqua e cristallizzano.
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