Come Calcolare l'Ordine di Legame in Chimica

A livello atomico, l'ordine di legame corrisponde al numero di coppie di elettroni di due atomi che sono uniti fra loro. Ad esempio, la molecola biatomica di azoto (N≡N) ha un ordine di legame pari a 3 perché ci sono tre legami chimici che uniscono i due atomi. Secondo la teoria degli orbitali molecolari l'ordine di legame si definisce anche come la metà della differenza fra il numero di elettroni leganti e quello di elettroni antileganti. Per ottenere facilmente il risultato puoi utilizzare questa formula:

Ordine di legame = [(Numero di elettroni in un legame molecolare) - (Numero di elettroni in un antilegame molecolare)] / 2.

Parte 1

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Formula Rapida

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Impara la formula. Secondo la teoria degli orbitali molecolari, l'ordine di legame è pari alla semidifferenza fra il numero degli elettroni leganti e antileganti: Ordine di legame = [(Numero di elettroni in un legame molecolare) - (Numero di elettroni in un antilegame molecolare)] / 2.
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Comprendi che più alto è l'ordine di legame, più la molecola sarà stabile. Ogni elettrone che entra in un orbitale molecolare di legame aiuta a stabilizzare la nuova molecola. Ogni elettrone che entra in un orbitale molecolare di antilegame destabilizza la molecola. Nota che il nuovo stato energetico corrisponde all'ordine di legame della molecola.
- Se l'ordine di legame è zero, allora la molecola non può formarsi. Un ordine di legame molto elevato indica una maggiore stabilità per la nuova molecola.
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Considera un semplice esempio. Gli atomi di idrogeno hanno un elettrone nell'orbitale "s" e questo è in grado di accogliere due elettroni. Quando due atomi di idrogeno si legano fra loro, ognuno di essi riempie l'orbitale "s" dell'altro. In questo modo si sono formati due orbitali leganti. Non ci sono altri elettroni che sono stati spinti a un livello energetico superiore, l'orbitale "p", quindi non si sono formati orbitali di antilegame. In questo caso l'ordine di legame è $(2-0)/2$ che è pari a 1. Questo genera la comune molecola H₂: il gas idrogeno.

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Parte 2

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Visualizzare l'Ordine di Legame di Base

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Determina l'ordine di legame a prima vista. Un singolo legame covalente ha un ordine di legame pari a uno, un doppio legame covalente corrisponde a un ordine di legame uguale a due, un triplo legame covalente ha un ordine pari a tre e così via.^{[1]
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Fonte di ricerca} In termini molto semplicistici, l'ordine di legame corrisponde al numero di coppie di elettroni che mantengono uniti due atomi.
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Considera come gli atomi si uniscono per formare una molecola. In ogni molecola gli atomi sono legati fra loro da coppie di elettroni. Questi ruotano attorno al nucleo di un atomo secondo degli "orbitali" nei quali possono esserci solo due elettroni. Se un orbitale non è "pieno", cioè possiede un solo elettrone, oppure è vuoto, allora l'elettrone spaiato può legarsi con quello libero di un altro atomo.
- In base alla dimensione e alla complessità di un atomo in particolare, questo potrebbe avere un solo orbitale oppure anche quattro.
- Quando l'orbitale più vicino è pieno, iniziano a raggrupparsi nuovi elettroni nell'orbitale successivo, esterno al nucleo, e continuano finché anche questo "guscio" è completo. Questo processo continua in gusci via via sempre più grandi, dato che gli atomi grandi hanno un numero maggiore di elettroni rispetto a quelli piccoli.^{[2]
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Traccia le strutture di Lewis. Si tratta di un metodo molto utile per visualizzare come si legano fra loro gli atomi presenti in una molecola. Rappresenta ciascun elemento con il suo simbolo chimico (per esempio H per l'idrogeno, Cl per il cloro e via dicendo). Rappresenta i legami fra loro con delle linee (- per il legame singolo, = per il doppio legame e ≡ per quello triplo). Individua gli elettroni che non intervengono nei legami e quelli accoppiati con dei punti (per esempio :C:). Una volta che hai scritto la struttura di Lewis, conta il numero di legami e troverai l'ordine di legame.
- La struttura di Lewis per la molecola biatomica dell'azoto è N≡N. Ogni atomo di azoto presenta una coppia di elettroni e tre elettroni spaiati. Quando due atomi di azoto si incontrano, condividono sei elettroni spaiati che si intrecciano in un potente legame covalente triplo.^{[3]
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Parte 3

Parte 3 di 3:

Calcolare l'Ordine di Legame secondo la Teoria degli Orbitali

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Consulta un diagramma dei gusci orbitali. Ricorda che ogni guscio si allontana sempre di più dal nucleo dell'atomo. Seguendo la proprietà dell'entropia, l'energia tende sempre allo stato di equilibrio minimo. Quindi gli elettroni cercano di occupare prima gli orbitali disponibili più vicini al nucleo.
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Impara la differenza fra orbitali di legame e di antilegame. Quando due atomi si uniscono per formare una molecola, tendono a usare i rispettivi atomi per riempire gli orbitali con il livello energetico minore. Gli elettroni di legame sono, in pratica, quelli che si uniscono e cadono al livello energetico più basso. Gli elettroni antileganti sono quelli "liberi" o spaiati che vengono spinti in un orbitale con livello energetico maggiore.^{[4]
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- Elettroni leganti: osservando il numero di elettroni presenti negli orbitali di ciascun atomo, puoi determinare quanti elettroni si trovano nello stato energetico superiore e che possono riempire un guscio più stabile con livello energetico inferiore. Questi "elettroni di riempimento" sono chiamati elettroni leganti.
- Elettroni antileganti: quando due atomi si uniscono per formare una molecola condividono degli elettroni, alcuni di questi vengono portati a un livello energetico maggiore, quindi a un guscio più esterno man mano che quelli più interni e con un livello energetico inferiore si riempiono. Questi elettroni sono detti antileganti.^{[5]
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