Introduction to Chemistry

Learning Objective

  • Identify the four orbital types used in covalent bond formation

Key Points

    • Covalent bonds occur when electrons are shared between two atoms. A single covalent bond is when only one pair of electrons is shared between atoms.
    • A sigma bond is the strongest type of covalent bond, in which the atomic orbitals directly overlap between the nuclei of two atoms.
    • Sigma bonds can occur between any kind of atomic orbitals; the only requirement is that the atomic orbital overlap happens directly between the nuclei of atoms.

Terms

  • atomic orbitalA region in space around the atom’s nucleus where there is a probability of finding an electron.
  • legame covalenteUn tipo di legame chimico in cui due atomi sono collegati tra loro dalla condivisione di due o più elettroni.
  • legame sigmaUn legame covalente la cui densità di elettroni è concentrata nella regione direttamente tra i nuclei.

Struttura gerarchica dell’atomo

Ci sono quattro livelli gerarchici che descrivono la posizione e l’energia degli elettroni di un atomo. Qui sono elencati insieme ad alcuni dei possibili valori (o lettere) che possono avere:

  1. Livelli energetici principali (1, 2, 3, ecc.)
  2. Livelli secondari (s, p, d, f)
  3. Orbitali
  4. Elettroni

I livelli energetici principali sono fatti di sottolivelli, che sono a loro volta fatti di orbitali, nei quali si trovano gli elettroni.

Orbitali atomici

Un orbitale atomico è definito come la probabilità di trovare un elettrone in una zona intorno al nucleo di un atomo. Generalmente, le forme degli orbitali sono disegnate per descrivere la regione nello spazio in cui è probabile trovare gli elettroni. Questo viene chiamato “densità elettronica”.

Orbitali atomiciLe forme dei primi cinque orbitali atomici sono mostrate in ordine: 1s, 2s, e i tre orbitali 2p. Sia le regioni ombreggiate in blu che in arancione rappresentano le regioni dello spazio in cui si possono trovare gli elettroni “appartenenti” a questi orbitali.

Legami sigma

Il legame covalente si verifica quando due orbitali atomici si avvicinano e le loro densità elettroniche si sovrappongono. Il tipo più forte di legami covalenti sono i legami sigma, che sono formati dalla sovrapposizione diretta degli orbitali di ciascuno dei due atomi legati. Indipendentemente dal tipo di orbitale atomico, i legami sigma possono verificarsi finché gli orbitali si sovrappongono direttamente tra i nuclei degli atomi.

Sovrapposizioni orbitali e legami sigmaQueste sono tutte le possibili sovrapposizioni tra diversi tipi di orbitali atomici che portano alla formazione di un legame sigma tra due atomi. Si noti che l’area di sovrapposizione si verifica sempre tra i nuclei dei due atomi legati.

I legami covalenti singoli si verificano quando una coppia di elettroni è condivisa tra gli atomi come parte di una molecola o composto. Un singolo legame covalente può essere rappresentato da una singola linea tra i due atomi. Per esempio, la molecola biatomica di idrogeno, H2, può essere scritta come H-H per indicare il singolo legame covalente tra i due atomi di idrogeno.

Sigma bond in the hydrogen moleculeHigher intensity of the red color indicates a greater probability of the bonding electrons being localized between the nuclei.

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