mappa concettuale legame covalente chimica

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Il legame covalente si forma quando due atomi condividono una o più coppie di elettroni per raggiungere una configurazione elettronica stabile. Questa mappa concettuale copre la formazione del legame, i legami semplici, doppi e tripli, la differenza tra legame polare e apolare, l'elettronegatività e la geometria delle molecole secondo la teoria VSEPR. Include esempi come acqua, metano e anidride carboniale per collegare teoria e molecole reali.

Come si forma il legame covalente
Il legame covalente nasce dalla condivisione di elettroni tra due atomi non metallici. A differenza del legame ionico, in cui gli elettroni vengono trasferiti, qui entrambi gli atomi contribuiscono con uno o più elettroni e la coppia condivisa appartiene a entrambi. La condivisione permette a ciascun atomo di completare il proprio guscio esterno, secondo la regola dell'ottetto formulata da Gilbert Lewis nei primi anni del Novecento. L'idrogeno è un caso particolare: con un solo elettrone raggiunge la configurazione dell'elio con due elettroni. La forza del legame dipende dal numero di coppie condivise e dalla distanza tra i nuclei, che si stabilizza al valore di equilibrio tra attrazione e repulsione.

Polarità e elettronegatività
Quando i due atomi legati hanno la stessa elettronegatività, come nell'ossigeno molecolare, la coppia elettronica è condivisa in modo equo e il legame è apolare. Se invece la differenza di elettronegatività è moderata, gli elettroni si spostano verso l'atomo più elettronegativo, creando un legame polare con cariche parziali opposte. Con differenze molto elevate il legame assume carattere ionico, quindi esiste un continuum tra covalente apolare, covalente polare e ionico. La polarità dei singoli legami, combinata con la geometria della molecola, determina la polarità complessiva: l'anidride carboniale ha legami polari ma la molecola è lineare e complessivamente apolare.

La teoria VSEPR e la geometria
La teoria VSEPR, sigla di repulsione delle coppie elettroniche del guscio di valenza, prevede la forma delle molecole partendo dal numero di coppie elettroniche attorno all'atomo centrale. Le coppie, condivise o non condivise, si dispongono nello spazio il più lontano possibile tra loro. Quattro coppie danno una geometria tetraedrica come nel metano; tre coppie danno una geometria trigonale planare come nel trifluoruro di boro; due coppie danno una geometria lineare come nell'anidride carboniale. Le coppie non condivise occupano più spazio delle coppie di legame e comprimono gli angoli: nell'acqua l'angolo di legame scende a circa 104,5 gradi rispetto ai 109,5 gradi ideali del tetraedro.

Proprietà dei composti covalenti
I composti covalenti molecolari presentano proprietà molto diverse dai composti ionici. I legami covalenti all'interno delle molecole sono forti, ma le forze che tengono insieme molecole diverse sono deboli, quindi i punti di fusione ed ebollizione sono generalmente bassi e molti di questi composti sono liquidi o gas a temperatura ambiente. Non conducono elettricità perché non esistono ioni o elettroni liberi, con l'eccezione di alcune sostanze come il grafite, che ha una struttura covalente estesa con elettroni delocalizzati. La solubilità dipende dalla polarità: le molecole polari tendono a sciogliersi in solventi polari come l'acqua, mentre le molecole apolari preferiscono solventi apolari, secondo il principio che simile scioglie simile.