legame ionico e legame metallico Flashcards
legame ionico
si forma tra elementi con una gande differenza di elettronegatività, è un caso estremo di legame covalente polare, che porta alla formazione di un anione e di un catione.
in particolare, si forma tra metalli come quelli dei primi due gruppi e non metalli come ossigeno e alogeni.
è un tipo di legame elettrostatico ed è privo di direzionalità, a differenza del legame covalente. l’effetto dell’attrazione non dipende dalla posizione degli ioni, ma dalla loro distanza.
energia reticolare
guadagno energetico dovuto alle interazioni elettrostatiche tra gli ioni ch supera abbondamentemente l’energia necessaria per la formazione degli ioni stesso
energia di natura elettrostatica che si viene a crere tra gli ioni che costituiscono il reticolo cristallino, grande e minore di 0
misura l’efficacia delle interazioni elettrostatiche e corrisponde all’energia liberata durante la formazione di un cristallo contenente una mole di composto, partendo da una mole allo stato gassoso e all’energia potenziale dovuta alle interazioni elettrostatiche tra gli ioni.
gli ioni sono assimilati a sfere rigide su cui si distribuisce la carica, l’interazione elettrostaitica è uguale a quella esistente tra due cariche puntiformi poste nel vuoto.
cristalli
i composti ionici non prevedono molecole, ma formano cristalli costituiti da un elevatissimo numero di ioni di carica opposta, in una struttura regolare detta reticolo cristallino.
il numero di ioni che circonda uno ione è detto numero di coordinazione.
il tipo di cristallo e il numero di coordinazione dipendono dalla carica e dalla dimensione degli ioni. si genera una struttura in cui gli spazi vuoti sono resi minimi in modo da minimizzare l’energia del cristallo.
costante di Madelung
per calcolare l’energia reticolare tra anione e catione in tutto il reticolo, è necessario moltiplicare per A, costante di Madelung con un valore compreso tra 1,641 e 2,5194
come calcolare l’energia potenziale di un cristallo
il fatto che la costante di Madelung sia superiore a 0, indcia che l’energia potenziale dello ione nel cristallo è più negativa di quella di una potenziale molecola.
la formazione del cristallo è favorita e la molecola non esiste.
per calcolare l’energia potenziale di un cristallo dobbiamo estendere il calcolo a tutti gli ioni
l’energia di Madelung è direttamente proporzionale alla carica degli ioni e inversamente proporzionale alla loro distanza. è necessario tenere conto anche delle forze di repulsione.
sommando le formule, otteniamo l’equazione di Born-Landé
applicazione della legge di Hess per l’energia reticolare
l’energia reticolare può essere misurata sperimentalmente grazie al ciclo di Born-Landé, che costituisce un’applicazione della legge di Hess.
l’effetto termico che accompagna una rezione chimica dipende solo dalla natura chimica e dalle condizioni fisiche di reagenti e prodotti, ed è indipendente dagli stadi intermedi.
il confronto tra valore sperimentale e quello reale permette di verificare quanto il legame si avvicina ad un’interazione di tipo puramente elettrostatico.
proprietà dei solidi ionici
-isolanti elettrici allo stato solido
-conduttori allo stato fuso
-altofondenti e altobollenti
-fragili: scorrimento tra piani reticolari, contatto tra ioni, repulsioni elettrostatiche, disgregazione del cristallo
proprietà dei metalli
bassa energia di ionizzazione
bassa affinità elettronica
bassa elettronegatività
alta conducibilità termica
alta conucibilità elettrica
emettono elettroni (effetto fotoelettrico o effetto termoionico)
sono duttili e malleabili
non sono trasparenti alla luce, ma sono lucenti
hanno reticoli cristallini molto compatti e coesi, numeri di coordinazione elevati
nei metalli sono presenti elettroni molto mobili e debolmente legati, con legami forti e non direzionali
queste caratteristiche non possono essee spiegate né per il legame covalente né per il legame ionico
esiste quindi un legame metallico
modello a mare di elettroni
i cristalli metallici sono costituiti da un reticolo di ioni positivi, disposti in modo ordinato e ripetitivo, immerso in una nube di elettroni mobili costituita da elettroi di valenza, diffusa in tutto il reticolo e libera di muoversi.
-la nube è responsabile del legame tra ioni metallici
-il legame non è direzionale
-la mobilità della nube è responsabile della conducibiltà
- i piani reticolari possono scorrere gli uni sugli altri
il modello spiega qualitativamente le proprietà metalliche
teoria delle bande di Bloch
la descrizione migliore per descrivere quantitativamente il legame metallico è la teoria delle bande di Bloch, ottenuta applicado il modello
dell’orbitale molecolare.
un cristallo costituito da n atomi di un elemento metallico può essere considerato come un’enorme molecola, la cui struttura molto compatta permette una estesa sovrapposizione fra gli orbitali di valenza degli atomi, garantendo la formazione di orbitali molecolari estesi ad abbracciare tutto il reticolo, detti bande di Bloch.
la conduzione di corrente elettrica (bande di bloch)
la differenza tra gli orbitali appartenenti alla stessa banda è piccolissima, essa è costituita da livelli di energia continui.
n atomi di metalli alcalini contengono n elettroni che si dispongono nella parte inferiore della banda sigma 3s, mentre la parte superiore e quella 3p sono libere. quando viene applicata una differenza di potenziale, gli elettroni si spostano e occupano tutto la banda 3s, diventando conduttori.
n atomi di metalli alcalino terrosi contengono 2n elettroni che si dispongono i tutta la banda sigma 3s, la banda di valenza. quando viene applicata una piccola differenza di potenziale, gli elettroni passano dalla banda di valenza alla banda di conduzione e il metallo trasmette energia.
caratteristiche delle forze di Van Der Waals
-estremamente deboli
-attive a corto raggio
-di tipo prevalentemente elettrostatico
-riconducibili a interazioni dipolo-dipolo, interazioni dipolo permanente-dipolo indotto, forze di dispersione di London
interazioni dipolo dipolo
interazioni tra poli di carica opposta di molecole polari. le interazioni calano con la sesta potenza della distanza e con la temperatura.
interazioni dipolo permanente - dipolo indotto
un dipolo permanente può indurre alla polarizzazione della densità elettronica di una molecola apolare, inducendo in questa un momento di dipolo, la cui entità dipende dalla deformabilità della nube elettronica della molecola
forze di London
le forze di dispersione di Londono dipendono dall’esistenza di dipoli istantenei dovuti al continuo variare della distribuzione elettronica delle molecole
tali dipoli sono in grado di polarizzare la distribuzione elettronica di una molecola apolare, inducendo un dipolo elettrico istantaneo.
sono attive sia in molecole polari che apolari e la loro entità dipende dalla polarizzabilità della molecola, che aumenta al crescere della massa atomica
questo è in grado di spiegare il motivo per cui i gas nobili aumentano la temperatura di fusione scendendo lungo il gruppo
