1

Legătura covalentăTeoria electronică a valenţei (Gilbert Lewis şi Irving Lamgmuir) a

explicat formarea moleculelor formate din atomi identici (H2, N2, Br2etc.) prin punerea în comun de către fiecare atom, a câte unui saumai mulţi electroni necuplaţi şi realizarea configuraţiei stabile.

Legătura formată între atomi de nemetale prin punerea încomun a uneia sau mai multor perechi de electroni → legăturăcovalentă.

Legătura covalentă se poate forma:- între atomi de nemetal identici (legătură covalentă nepolară);- între atomi de nemetal diferiţi (legătură covalentă polară).

CHIMIE: CURS 5

2

A. Legătura covalentă nepolară

- se stabileşte între atomi de acelaşi fel, iar perechea de electroni delegătură (dubletul electronic de legătură) aparţine în mod egal ambiloratomi legaţi.

3

4

B. Legătura covalentă polară

- se formează între atomii unor elemente diferite, dar care nu trebuiesă aibă proprietăţi chimice prea diferite.

Exemple: în moleculele de HCl, H2O, NH3 fiecare atom care participă la formarealegăturii, în funcţie de configuraţia stratului electronic exterior, pune în comun unnumăr de electroni, astfel încât să formeze o structură stabilă de gaz rar.

5

H . +.....F..

..

..F..H . . H F

6

Molecula formată prin legătură covalentă are un moment electricsau moment dipolar (μ):

μ = e * d (Debye)e – sarcina electrica;d – distanţa dintre centrele sarcinilor pozitive şi negative (lungimea dipolului).

Moleculele nepolare diatomice (O2, N2, H2, Cl2): μ = 0.

În moleculele poliatomice, momentul electric dipolar este sumavectorială a momentelor dipolare caracteristice tuturor legăturilor.

7

Molecule poliatomice cu structură simetrică

- momentele electrice de legătură sunt egale şi dirijate în sensuri opuse, seanulează reciproc, μ = 0Aceste molecule se comportă ca moleculele nepolare.

8

Molecule poliatomice cu structură angulara sau piramidala

- nu se compensează momentele electrice de legătură.Se comporta ca moleculele polare.

Cu cât sunt mai diferite electronegativităţile elementelor, cu atât polaritateamoleculei creşte.Substanţele cu molecule polare se dizolvă în apă, ionii disociază şi se formeazăelectroliţi. Datorită polarităţii molecule de apă are loc fenomenul de hidratare aionilor în soluţie.

9

Caracteristicile legăturii covalente

- orientată în spaţiu;

- rigidă (atomii ocupă poziţii fixe);

- saturată;

- foarte puternică;

- prin covalenţe se formează molecule independente (în stare gazoasă)sau reţele atomice (în stare solidă);

- la moleculele formate din atomi diferiţi, apare fenomenul de polarizare.

10

Proprietăţile substanţelor cu legături covalente

- În stare solidă sunt formate din reţele moleculare;

- Substanţele covalente pot fi gaze (O2,Cl2, NH3, CO2, SO2 etc); lichide (H2O, HF,unii alcooli şi acizi organici etc) şi solide (compuşi organici).

- Substanţele polare sunt solubile în solvenţi polari (apa), cele nepolare sunt solubileîn solvenţi nepolari (CCl4, benzen, esteri, etc)

-Punctele de fierbere şi de topire ale compuşilor covalenţi sunt, în general, mai micicomparativ cu ale substanţelor ionice şi multe substanţe covalente se descompunînainte de a se topi.

-Viteza de reacţie a substantelor covalente este mai mică decât viteza de reacţie asubstanţelor ionice (reacţiile între molecule sunt mai lente comparativ cu reacţiiledintre ioni).

- Soluţiile cu substanţe nepolare nu sunt electroliţi, iar cele polare, pot deveni, însoluţie apoasă electroliţi prin schimbarea legăturii covalente sub acţiunea moleculeide apă.

11

LEGATURA COORDINATIVA (DONOR – ACCEPTOR)

Se formează prin punerea în comun a unei perechi de electronineparticipanţi din partea unui singur atom ce participă la legătură(DONOR), cel de-al doilea atom participant (ACCEPTOR) fiind doarbeneficiarul comun al acestei perechi de electroni.

Legătura coordinativă se poate stabili între:-molecule polare ce posedă perechi de electroni neparticipanţi (H2O; NH3; HCN etc)şi anumiţi ioni pozitivi (H+, Ag+, Cu2+, Fe2+, etc);

-ioni negativi bogaţi în electroni neparticipanţi la legătura chimică (HO-, F- , Cl- etc);

- atomi bogaţi în electroni (N, S, P etc) şi atomi de oxigen puternic electronegativi.

12

Combinaţiile formate prin legături coordinative – combinaţii complexesunt formate din ion central (metal) şi liganzi.

Liganzii pot fi molecule neutre sau anioni.Numărul de liganzi care înconjoară ionul central se numeşte număr de coordinaţie.

Substanţele complexe ionice şi moleculare au proprietăţi comune:- solide, polare şi în general, solubile în apă. În soluţie, complecşii ionici suntelectroliţi;- complecşii moleculari au proprietăţi asemănătoare compuşilor covalenţi cumolecule polare.

13

Structura ionului complex de 4NH

Atomul de N se combină cu 3 atomi de H şi formează molecula de NH3, care leagăprin perechea de electroni neparticipanţi de la N un ion de H+, rezultă ionulcomplex de amoniu, cu structură tetraedrică.

Structura ionului complex de H3O+

Atomul de O se combină cu 2 atomi de H şi formează molecula de H2O, care leagăcoordinativ un ion de H+, rezultă ionul complex de hidroniu.

14

Legătura metalicăMetalele - 4/5 din totalul elementelor din sistemul periodic (80 elemente).

În condiţii obişnuite, elementele cu caracter metalic sunt solide (excepţie Hg –lichid) şi prezintă o serie de proprietăţi macroscopice comune (conductibilitateelectric şi termică, luciu metallic etc) care îşi au originea în structura electronica şiîn caracterul deosebit al legăturii dintre atomii lor.

Metalele posedă un număr mic de electroni de valenţă (1, 2, 3 sau 4).

Atomii metalelor nu se pot lega între ei prin legătură ionică pentru că nu suntposibile intercaţiuni electrostatice între atomii de acelaşi fel.Nu se poate forma nici legătură covalentă (localizată între doi atomi) deoareceîntr-o reţea metalică numărul de coordinaţie este mare (8 sau 12).

În reţelele metalice cristaline, atomii de metal sunt uniţi între ei prinlegătură metalică.

În cristalele metalice, fiecare atom de metal este înconjurat de alţi 8 sau 12 atomi,cât permite geometria cristalului (cubic cu feţe centrate, cubic centrat intern,hexagonal compact etc).

151515

Fe – unitatea celulara –cub cuvolum centrat/atom central/

cub centrat intern cci

Au –str. cubica compactacu fete centrate cfc

Zn – hexagonal compactaNa -cci

161616

Polimorfism = proprietatea unei substante chimice solide de a exista in maimulte forme cristaline.Alotropie = fenomen prezentat de unele elemente chimice, care pot exista indoua sau mai multe forme cu proprietati fizice si uneori chimice diferite.Alotropie dinamica – trecerea unei forme alotropice in alta este reversibila,proportia lor depinde de temperatura. Alotropie monotropa – trecerea uneiforme alotropice in alta este ireversibila. Alotropie enantiomorfa – trecereaunei forme alotropice in alta este reversibila si se produce la o temperaturaanumita, deasupra sau sub aceasta temperatura numai o singura formaalotropica este stabila.Ex. Alotropia Fe Polimorfism – compusi ai Fe,minereuri

-Fe2O3 – hematit -Fe2O3 – maghemit

17

18

Proprietăţile metalelor

- La temperatură obişnuită metalele sunt solide (Hg – lichid);

- Luciu metallic datorită proprietăţii de a reflecta puternic razele de lumină care cadpe suprafaţa lor;

- Opace datorită electronilor liberi;

- Puncte de topire foarte diferite: (Na, K -1000C; Sn, Pb - 2000C - 4000C);majoritatea metalelor au puncte de topire ridicate ; W - 33700C (utilizat la fabricareafilamentelor pentru becuri electrice);

- In funcţie de duritate metalele pot fi:- metale moi (se pot tăia sau zgâria u unghia (Na, K, Pb);-metale dure (Cr, Ni, W, Ti).

- Maleabilitatea şi ductilitatea – proprietatea metalelor de a-şi schimbaconsiderabil forma sub influenţa unor solicitări mecanice fără a pierde prin aceastadin rezistenţa mecanică la rupere (Au, Ag, Al, Cu).

19

- Magnetismul – proprietatea unor metale şi aliaje de a se magnetiza.Unele păstrează magnetismul timp mai îndelungat, altele se demagnetizeazăimediat ce încetează acţiunea magnetizantă.

Funcţie de comportarea în câmp magnetic metalele se clasifică:Metale diamagnetice: nu au moment magnetic permanent, sunt respinse în campmagnetic, magnetizându-se în sens contrar acestuia (Sn, Pb, Bi, Cu, Ag);

Metale paramagnetice: au moment magnetic permanent, sunt atrase de câmpulmagnetic şi se magnetizează în acelaşi sens cu el (Mn, Cr etc);

Metale feromagnetice au un paramagnetism foarte mare, rămân magnetizate şidupă ce încetează acţiunea câmpului magnetic exterior (inductor) (Fe, Co, Ni etc).

20

Legături intermoleculareLegaturi mai slabe intre molecule, ioni, atomi.

Forta caracteristica starii lichide si solide care mentine aglomerareamoleculelor - coeziune intermoleculara de natura electrostatica; se realizeazaprin intermediul acestor legaturi secundare, care pot fi:

-legaturi prin forte van der Waals se manifesta între moleculele ce apartingazelor lichefiate, solventilor neutri.

Fortele van der Waals pot fi de 3 tipuri:- de orientare: se manifesta intre moleculele polare numite forte dipol – dipolsau intre ioni si molecule polare numite forte ion-dipol care intervin înprocesul de solvatare a ionilor;

- de inductie: apar intre moleculele polare si nepolare prin inducerea unuidipol instantaneu în moleculele nepolare cu manifestarea ulterioara a unorforte electrostatice între dipolii permanenti si cei indusi);

- de dispersie London: apar între moleculele nepolare prin polarizareatemporara a moleculelor sau atomilor datorita oscilatiilor lor continue.

21

-legaturi prin punti atomice: determina aparitia de asociatii moleculare cuconditia ca atomii ce constituie puntea sa aiba volum mic si putini electroni.Asociatiile moleculare se pot stabili prin:-punti de hidrogen: apar intre micro/macromoleculele identice sau diferite prinatractii electrostatice între atomii electronegativi si atomul de hidrogenapartinând unei molecule vecine, legat covalent tot de un elementelectronegativ.Exemplu: asociatii moleculare în apa, alcooli, fenoli, unii acizi organici sianorganici, amide, polimeri naturali sau sintetici

-punti de litiu: locul hidrogenului poate fi luat de un alt element electropozitivcu volum mic.Exemplu: litiu in florura sau clorura de litiu

Puntile atomice sunt numeroase si, desi au energie mica, modificaproprietatile fizice ale substantelor în care apar (punctul de fierbere,punctul de topire, caldura de vaporizare, densitatea.

2222

• LEGATURI (punti) de hidrogen

H2O – stare lichida

Acid dezoxiribonucleic ADN

2323

Legaturi de hidrogen intre ortofosfatuldibazic si proteina PBP din E.Coli

Legaturi de hidrogen inOligoamidein asociere complementara