Utente:Riccardo Rovinetti/Sandbox 30

Nell'ambiente in cui viviamo non troviamo quasi mai atomi singoli, ma composti chimici in cui essi sono combinati fra loro.
Ciò che tiene insieme due atomi è chiamato legame chimico. Esso è dovuto all'attrazione tra le cariche di segno opposto dei nuclei atomici e quelle degli elettroni di legame; una specie di tiro alla fune fra atomi, in cui la corda sono due elettroni. Una situazione simile si ha quando si collegano due calamite tramite un chiodo; le due calamite sono i due atomi ed il chiodo in mezzo è il legame chimico che li tiene uniti. Ciò permette di creare un aggregato di atomi, che nel linguaggio chimico è chiamato molecola. L'immagine in alto a destra rappresenta una molecola dell'acqua, composta da due atomi di idrogeno legati ad uno di ossigeno. Tramite altri legami elettrostatici (più deboli) le molecole si attraggono fra loro ed è così che si forma l'aggregato che noi chiamiamo sostanza chimica.
Gli atomi tuttavia non si combinano in maniera casuale come fanno pezzi di ferro e calamite: esistono diversi tipi di legami chimici, ed essi seguono precise regole di combinazione.

La prima per importanza dice che un atomo quando si combina con un altro lo fa solo con gli elettroni presenti nel suo livello più esterno (chiamati elettroni di valenza).
Questo perché, come già detto in precedenza, gli elettroni in uno stesso livello energetico hanno tutti la stessa distanza dal nucleo, e quindi sono attratti tutti con la stessa forza, ed essendo nel livello più esterno sono quelli che risentono di meno di questa attrazione; così possono essere attratti da un atomo vicino per formare un legame chimico, mentre quelli nel livello sottostante sono molto più vicini al nucleo e quindi occorre molta più energia per allontanarli da esso, quasi sempre troppa per creare un legame stabile.
Per questo motivo, quando verranno mostrate alcune combinazioni degli elementi, si potranno rappresentare gli atomi semplicemente disegnando il loro simbolo circondato dagli elettroni di valenza. Questo tipo di rappresentazione atomica è detta struttura di Lewis.

Va tuttavia fatto notare che non sempre gli elettroni di valenza (cioè quelli che può scambiare) sono tutti quelli presenti nel livello più esterno. Per questo motivo la tavola periodica è divisa in tre blocchi in cui i gruppi si ripetono periodicamente.

• Gli elementi rappresentativi sono evidenziati in rosa ed il loro blocco è diviso in gruppi numerati con numeri romani accostati alla lettera A. Essi sono in grado di mettere in compartecipazione tutti i loro elettroni, eccezion fatta per i gas nobili, poco reattivi poiché nel loro guscio di valenza gli elettroni sono già tutti appaiati. Essi sono chiamati rappresentativi perché le loro proprietà chimiche sono abbastanza periodiche, regolari, e perciò sono esempi affidabili, rappresentativi delle leggi chimiche illustrate a breve.
• I metalli di transizione sono evidenziati in verde. Questo è il primo gruppo a non rispettare del tutto le regole di periodicità degli altri gruppi, infatti i primi 5 elementi posseggono da 3 ad 8 elettroni nel loro guscio di valenza, e (a seconda delle condizioni) sono in grado di impiegarli tutti in legami chimici. I metalli del gruppo del cobalto (Co) e del nichel (Ni) tuttavia posseggono rispettivamente 9 e 10 elettroni nel loro guscio di valenza, ma quelli che mettono a disposizione in legami chimici sono al massimo 3 o 4. Lo stesso accade per i metalli dei due gruppi successivi, rame e zinco, chiamati gruppo B-I e B-II proprio perché possono mettere in compartecipazione uno o due elettroni (eccezion fatta per l'oro).
• I metalli di post-transizione, in azzurro, sono l'ultimo blocco e sono molto rari nella vita comune (compresi i laboratori non specializzati). le loro proprietà chimiche non sono periodiche (come accade anche per alcuni metalli di transizione) ma verrà spiegato a breve come superare questo problema.

A seconda delle loro caratteristiche chimiche due elementi possono combinarsi seguendo due modalità di legame.
Essi possono limitarsi ad appaiare gli elettroni che si trovano spaiati nel loro guscio di valenza:

A sinistra la struttura di Lewis dell'ossigeno molecolare, al centro quella dell'acqua e a destra quella dell'anidride carbonica.

Generalmente gli elementi rappresentativi tendono a mettere in compartecipazione tutti i loro elettroni spaiati, poiché gli orbitali senza elettroni lasciano spazio ad altri elettroni che vi cadono per l'attrazione elettrostatica del nucleo. Il numero di orbitali nel guscio di valenza di un elemento rappresentativo è 4, e di conseguenza essi tenderanno a raggiungere il numero di 8 elettroni in esso; per questo motivo tale consuetudine è chiamata regola dell'ottetto (anche se esistono numerose eccezioni, per esempio l'intero blocco dei metalli di transizione).

La seconda modalità è instaurare un legame dativo: un elemento che ha già raggiunto l'ottetto (quindi già parte di una molecola) può cedere una coppia di elettroni già appaiati nel guscio di valenza (detta coppia solitaria) ad un altro atomo abbastanza "forte" da sottrarglieli.

Questo tipo di legame può avere due sensi: l'atomo al centro della molecola può possedere coppie solitarie da donare ad altri atomi (immagine sopra), ma una volta impoverito della propria nube elettronica la carica del nucleo sarà nuovamente scoperta, e quindi in grado a sua volta di attirare gli elettroni di altre entità molecolari creando una molecola ancora più grande.

Vi è in fine la possibilità che due molecole si leghino riarrangiando i propri legami chimici senza cambiarne la natura (un dativo rimane un dativo, un covalente rimane un covalente) ma semplicemente ricollocando gli elettroni di legame per lasciar spazio ad un'altra molecola.

Atomi di elementi diversi attraggono i propri elettroni con forze diverse, misurate da una scala detta dell'elettronegatività, riportata su tutte le tavole periodiche.