Elettronegatività/Legge di Lewis/Legge di Coulomb/Legami Ionici e Covalenti

Legge di Lewis

 

Gli elettroni di un elemento chimico che partecipano alla formazione dei legami e che determinano la sua reattività, sono gli elettroni più esterni detti elettroni di valenza.
Tali elettroni possono essere rappresentati secondo un metodo introdotto dal chimico statunitense G.N. Lewis. Secondo tale metodo, gli otto elettroni del livello più esterno di un atomo, sono rappresentati come punti o come coppie di punti disegnati ai quattro lati del simbolo chimico dell'elemento. 

Le strutture di Lewis per gli elementi appartenenti al secondo e al terzo periodo si possono scrivere pertanto nel seguente modo:

Utilizzando la struttura a puntini di Lewis (solo per quegli elementi appartenenti agli VIII principali gruppi della tavola periodica, cioè agli elementi del blocco s e del blocco p), possiamo notare che il numero di "puntini" da collocare nella notazione di Lewis corrisponde esattamente al gruppo di appartenenza dell'elemento chimico nella tavola periodica (scritto in numeri romani, da I a VIII) con la sola eccezione dell'elio He che in realtà ha solo due elettroni di valenza.

Per l'atomo di elio che possiede solo due elettroni, la struttura a puntini di Lewis è la seguente:

:He

Come è possibile notare, gli elementi appartenenti al medesimo gruppo presentano la stessa configurazione elettronica superficiale e quindi la stessa struttura di Lewis.

Si tenga inoltre presente che, prendendo come esempio la struttura di Lewis per l'atomo di ossigeno, le seguenti tre strutture sono identiche:

 

 

Legge di Coulomb

Per formare una molecola, due o più atomi devono avvicinarsi e vincere la forza di repulsione reciproca tra i rispettivi nuclei (carichi positivamente) ed elettroni (carichi negativamente). L'intensità delle forze elettrostatiche di attrazione e di repulsione dipende, oltre che dal valore delle cariche elettriche, anche dalla loro distanza reciproca, secondo la legge di Coulomb, per cui l'intensità della forza di attrazione o repulsione (F) tra due cariche elettriche q₁ e q₂ è direttamente proporzionale al loro prodotto e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza (r):

Se consideriamo due atomi di una data molecola, essi si troveranno a una distanza tale che le forze di attrazione e le forze di repulsione saranno tra loro in equilibrio. Questa distanza si chiama distanza di legame e, in pratica, si identifica con la distanza tra i nuclei degli atomi considerati; il suo valore varia a seconda della loro natura e in funzione del numero e del tipo dei legami.

 Elettronegatività

L'elettronegatività X (si legga "chi") è una grandezza che caratterizza il potere di attrazione di un atomo nei confronti degli elettroni del legame con un altro atomo; essa dipende sia dall'energia di ionizzazione che è relativa alla forza di attrazione esercitata da un nucleo verso i propri elettroni, sia dall'affinità elettronica che indica con quanta forza elettroni estranei possano essere attirati.
Per indicare il potere di attrazione di un elemento nei confronti dell'elettrone, si dovrà tener conto di entrambe le grandezze appena considerate e farne un bilancio; l'elettronegatività quindi deriva dalla combinazione dell'energia di ionizzazione e dell'affinità elettronica e indica il potere di attrazione di un atomo nei confronti degli elettroni del legame con un altro atomo.
Tra i vari criteri utilizzati per calcolarla, il più diffuso è quello proposto dal chimico statunitense L. Pauling, che ha definito una scala arbitraria assegnando il valore minimo (0,7) al francio e massimo (4) al fluoro. Con questo metodo non è calcolabile l'elettronegatività dei gas nobili, per i quali si assume il valore 0. 
Poiché entrambe le proprietà (energia di ionizzazione ed affinità elettronica) che determinano il valore dell'elettronegatività variano nello stesso modo, l'elettronegatività aumenta dal basso verso l'alto nei gruppi e da sinistra a destra in un periodo. Per questo motivo gli elementi più elettronegativi si trovano a destra in alto e quelli meno elettronegativi in basso a sinistra.
I valori dell'elettronegatività sono tabulati nella tavola periodica degli elementi:

Tavola Periodica interattiva