Pe scurt
Legăturile chimice sunt forțele care mențin atomii uniți în molecule sau cristale, fiind esențiale pentru structura și proprietățile substanțelor. În funcție de modul de distribuire a electronilor, se disting legătura ionică (transfer total de electroni), covalentă (punere în comun), coordinativă (perechea de electroni provine de la un singur atom) și legătura de hidrogen (interacțiune dipol-dipol). Înțelegerea acestor tipuri de legături permite explicarea comportamentului chimic și fizic al substanțelor, de la solubilitate și puncte de fierbere până la conductivitate și reactivitate.
Legătura ionică
Legătura ionică se formează prin transferul complet de electroni de la un metal (electropozitiv) la un nemetal (electronegativ), rezultând ioni pozitivi (cationi) și negativi (anioni) care se atrag electrostatic.
- Apare în general între elemente cu diferență mare de electronegativitate (ΔEN > 1,7)
- Exemple tipice: NaCl, KBr, CaO
- Compușii ionici sunt solizi cristalini, au puncte de topire ridicate, conduc curentul electric în topitură sau în soluție apoasă, dar nu în stare solidă
Exemplul 1: Legătura ionică în clorura de sodiu (NaCl)
- Sodiul (Z=11, electronegativitate 0,93) cedează un electron clorului (Z=17, electronegativitate 3,16), formând Na⁺ și Cl⁻
- Diferența de electronegativitate este 2,23 > 1,7, deci legătura este predominant ionică
- Rețeaua cristalină cubică cu fețe centrate asigură stabilitate; punctul de topire este 801°C
- În soluție apoasă, ionii se hidratează și conduc curentul electric
Legătura covalentă
Legătura covalentă se bazează pe punerea în comun a electronilor între nemetale, realizându-se prin suprapunerea orbitalilor atomici.
- Poate fi simplă (o pereche de electroni), dublă (două perechi) sau triplă (trei perechi)
- Moleculele pot fi polare (diferența de electronegativitate între 0,4 și 1,7) sau nepolare (ΔEN < 0,4)
- Exemple: H₂, O₂, N₂, HCl, H₂O
Exemplul 2: Legătura covalentă în molecula de apă (H₂O)
- Fiecare atom de hidrogen (EN=2,20) formează o legătură covalentă simplă cu oxigenul (EN=3,44), prin punerea în comun a câte unui electron
- Molecula este angulară (unghi de 104,5°) datorită repulsiei perechilor de electroni neparticipanți (teoria VSEPR)
- Diferența de electronegativitate de 1,24 conferă polaritate: oxigenul are sarcină parțial negativă (δ⁻), iar hidrogenii δ⁺, ceea ce duce la legături de hidrogen între moleculele de apă
Legătura coordinativă
În cazul legăturii coordinative (sau de coordinație), perechea de electroni pusă în comun provine de la un singur atom (donor), iar celălalt atom acceptă perechea (acceptor).
- Este o variantă a legăturii covalente, adesea întâlnită în complecși metalici
- Exemple: în ionul amoniu NH₄⁺ (donorul este atomul de azot din NH₃, acceptorul este H⁺) sau în complecși precum [Cu(NH₃)₄]²⁺
Exemplul 3: Legătura coordinativă în ionul tetrammincupru(II) [Cu(NH₃)₄]²⁺
- Ionul Cu²⁺ (acceptor) are orbitali liberi și acceptă perechi de electroni de la patru molecule de amoniac (NH₃), fiecare NH₃ acționând ca donor prin atomul de azot
- Se formează patru legături coordinative, rezultând un complex tetraedric
- Această explicație este fundamentală în chimia coordinativă și în procese precum dizolvarea hidroxidului de cupru în amoniac
Legătura de hidrogen
Legătura de hidrogen este o interacțiune intermoleculară (sau intramoleculară) de tip dipol-dipol, care apare când un atom de hidrogen legat covalent de un atom puternic electronegativ (F, O sau N) interacționează cu o pereche de electroni neparticipanți a unui alt atom electronegativ.
- Este mai slabă decât legăturile ionice sau covalente (aproximativ 5-40 kJ/mol)
- Este crucială pentru proprietățile apei, structura ADN-ului și a proteinelor
Concepte cheie
- Legătura ionică: transfer de electroni, atracție electrostatică, formare de cationi și anioni, reticul cristalin
- Legătura covalentă: punere în comun de electroni, clasificare după polaritate (polară/nepolară) și ordin (simplă/dublă/triplă)
- Legătura coordinativă: perechea de electroni provine de la un singur atom (donor), frecventă în chimia coordinativă
- Legătura de hidrogen: interacțiune dipol-dipol (între H și F/O/N), esențială pentru proprietățile apei și structura biomoleculelor
- Influența electronegativității asupra tipului de legătură și a proprietăților fizico-chimice
Verifică-te!
- Care este diferența fundamentală între legătura covalentă și legătura coordinativă în ceea ce privește proveniența perechii de electroni?
- De ce compușii ionici conduc curentul electric în topitură sau în soluție apoasă, dar nu în stare solidă?
- Ce atomi electronegativi trebuie să fie prezenți pentru a se forma o legătură de hidrogen și care este intervalul tipic de energie al acestei legături?