Orbitali molecolari
Il legame formato tra due atomi con differenza di elettronegatività inferiore a 1,7 viene definito legame covalente. Un atomo è in grado di instaurare legami covalenti se ha elettroni spaiati. Per capire come vengono a disporsi gli elettroni in un legame covalente dobbiamo ricorrere al metodo VB, ossia al metodo di sovrapposizione di orbitali.
Quando si forma un legame covalente, due orbitali atomici si sovrappongono e si fondono a formare un orbitale molecolare. Un orbitale molecolare è la regione di spazio occupata dagli elettroni condivisi che circonda i nuclei di entrambi gli atomi.
La forma dell’orbitale molecolare dipende dalla forma degli orbitali atomici di partenza e dalla loro modalità di sovrapposizione. La sovrapposizione può avvenire frontalmente o lateralmente. La sovrapposizione frontale avviene tra due orbitali atomici che si sovrappongono nella direzione dell’asse congiungente i due nuclei. L’asse di legame unisce il nucleo di un atomo con quello dell’altro. In questo caso si forma un legame σ, che è un legame molto forte. Nell’immagine che segue è rappresentata la forma dell’orbitale molecolare ottenuto dalla sovrapposizione di due orbitali di tipo s.
Il legame σ si può formare tra due orbitali s, due orbitali p e tra un orbitale s e un orbitale p:
La sovrapposizione laterale avviene tra due orbitali p paralleli e porta alla formazione di un legame π. Questo tipo di legame si forma tra i lobi dei due orbitali p ed è perpendicolare al piano dove giacciono i due nuclei. A causa della maggiore sovrapposizione degli orbitali σ, il legame π è più debole.
Quando due atomi formano legami multipli, uno solo è di tipo σ mentre tutti gli altri sono di tipo π. Nell’esempio che segue è raffigurato l’azoto molecolare $N_2$ i cui due atomi formano un legame triplo covalente. In rosso è raffigurato il legame σ mentre in verde e blu sono raffigurati i due legami π, originati dalla sovrapposizione laterale dell’orbitale $p_y$ e $p_z$.
Un legame triplo è più corto di un legame singolo e la sua energia di formazione è più alta.
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