Legame di Valenza: concetto e formazione
La teoria del legame di valenza si concentra sugli elettroni degli orbitali atomici esterni, noti come orbitali di valenza. Secondo questa teoria, il legame covalente tra due atomi avviene grazie alla sovrapposizione degli orbitali di valenza di ciascun atomo, ognuno dei quali contiene un elettrone dispari o spaiato. Nel caso di un legame covalente dativo, la sovrapposizione avviene tra l’orbitale di valenza del donatore e quello dell’accettore.
Indice Articolo
L’importanza della sovrapposizione orbitale
La formazione di un legame covalente comporta la condivisione di un doppietto elettronico tra due atomi che si avvicinano senza però sovrapporre gli orbitali più interni. Quando avviene la sovrapposizione degli orbitali di valenza con un elettrone spaiato, si instaura il legame covalente. Applicando l’equazione di Schrödinger a questo sistema, si dimostra che l’energia della molecola formata è inferiore alla somma delle energie degli atomi isolati.
Teoria del legame di valenza in pratica: esempi
Ad esempio, la formazione di una molecola di idrogeno avviene attraverso la sovrapposizione degli orbitali 1s degli atomi di idrogeno, ognuno con un elettrone. La coppia di elettroni di legame sarà condivisa tra i due atomi, riducendo l’energia complessiva del sistema rispetto agli atomi isolati. Allo stesso modo, se un atomo di idrogeno e uno di fluoro si avvicinano con la sovrapposizione degli orbitali 1s e 2p, si verifica la formazione di un legame.
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La formazione della molecola HF
Nel processo di formazione della molecola HF, gli atomi di idrogeno e fluoro si legano per mezzo di un legame covalente. Il contenuto energetico della molecola risulta essere inferiore alla somma delle energie dei due atomi isolati. Questa reazione è essenziale nella chimica molecolare in quanto illustra la formazione di legami tra atomi.
La formazione della molecola N2
Quando due atomi di azoto, con numero atomico 7, si avvicinano reciprocamente, si forma la molecola N2. In questo composto, i due atomi sono legati da tre legami covalenti, noti come legame triplo. Questi legami si formano grazie alla sovrapposizione degli orbitali atomici di valenza 2p di entrambi gli atomi, uno dei quali contiene un elettrone spaiato.
Teoria dell’ibridazione
Secondo la teoria proposta da Pauling, due o più orbitali atomici dello stesso atomo possono fondersi insieme per formare nuovi orbitali atomici, chiamati ibridi. Questi ibridi hanno le stesse caratteristiche di energia e forma, ma sono orientati nello spazio in direzioni diverse rispetto agli orbitali atomici originali. Questa ipotesi è stata in seguito confermata dalla meccanica quantistica.
Orbitali ibridi
Matematicamente, combinando orbitali atomici tramite le soluzioni dell’equazione di Schröedinger, si ottengono nuove equazioni che ammettono un numero di soluzioni pari al numero di orbitali atomici combinati. Queste soluzioni sono chiamate orbitali ibridi e giocano un ruolo fondamentale nella comprensione della struttura molecolare e della formazione dei legami chimici.
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