IL LEGAME IONICO

Il legame ionico è un legame chimico di natura elettrostatica che si forma quando le caratteristiche chimico-fisiche dei due atomi sono nettamente differenti, e vi è soprattutto una grande differenza di elettronegatività tra i componenti. Per convenzione si è soliti riconoscere un legame ionico tra due atomi quando la differenza di elettronegatività Δχ è maggiore di 1,7^[1][2] (corrisponde a una percentuale di ionicità maggiore al 60%). Al diminuire di tale differenza cresce il carattere covalente di un legame.

Nel legame ionico l’attrazione esercitata dal nucleo dell’atomo più elettronegativo sull’altro atomo, meno elettronegativo, è così forte che la nuvola di carica elettronica può considerarsi come spostata completamente sull’elemento più elettronegativo. L’elettrone dell’altro elemento, meno elettronegativo, viene strappato e un legame ionico è creato in seguito alla formazione di un cationee un anione. Il legame così creato è puramente elettrostatico dovuto all’attrazione reciproca (per la legge di Coulomb) dai due ioni di carica opposta.

Il legame si instaura quando la differenza di elettronegatività tra 2 elementi legati è maggiore di 1,7. Nel caso di legami ionici si formano dei solidi cristallini, nei quali ogni ione negativo è circondato da ioni positivi rispettando il rapporto 1 a 1.

A differenza del legame covalente che si produce lungo la direzione stabilita dagli orbitali di legame, il legame ionico non è direzionale. L’attrazione tra cariche di segno opposto infatti, non si sviluppa in un'unica direzione ma agisce con ugual forza, in tutte le direzioni con simmetria sferica (a pari distanza).Uno ione Na⁺ risulta circondato e attratto da 6 ioni Cl^- e viceversa, in una struttura detta cristallina. Anioni e cationi infatti si dispongono alternativamente in un reticolo cubico. Tale disposizione è detta cristallina perché macroscopicamente genera un cristallo, che riflette la geometria della struttura ionica.

Anche se la molecola di NaCl esiste allo stato gassoso, allo stato solido (fatto generale valido per tutti i composti ionici) “non esiste una molecola ionica”. Quando si indica un composto ionico con una formula, quindi, non si vuol con essa descrivere una struttura molecolare autonoma ma soltanto il rapporto numerico esistente nel cristallo fra ioni positivi e ioni negativi. In pratica parlare di formula molecolare è abusato, mentre resta valido parlare di formula minima. Allo stesso modo sarebbe più corretto riferirsi al peso formula piuttosto che al peso molecolare.

Nel nostro caso, cloruro di sodio, la formula NaCl indica che il rapporto tra le moli di Na⁺ e Cl^- è 1:1 Altro esempio: il cloruro di magnesio, MgCl₂ indica che nel reticolato ionico gli ioni di Mg²⁺ e Cl^- sono presenti nel rapporto di 1:2.In un legame ionico, il numero di ioni è 5 n⁺ è detto ’’numero di coordinazione’’ dello ione Aⁿ⁺ Se si considerano ioni come sfere rigide, calcolare i numeri di coordinazione più probabili è possibile grazie al rapporto tra i raggi r⁺/r^-. Nello schema che segue vi sono i tipi più comuni di coordinazione con la simmetria spaziale formata dalle particelle, in funzione al suddetto rapporto raggio-catione/raggio-anione. Si osservi che tale rapporto è sempre minore di 1, essendo il catione di un atomo sempre minore dell’anione corrispondente. Si deve tenere presente che la geometria trigonale è solo planare (cioè i 3 anioni e il catione centrale sono complanari).La percentuale di carattere ionico di un legame chimico può essere dedotta a partire dai valori di elettronegatività degli elementi che partecipano al legame, attraverso la seguente relazione:^[3][4]

%ionicità = 

Il legame ionico è tipico dei legami tra metalli e non metalli e si realizza con maggiore probabilità quando un atomo a bassa energia di ionizzazione si combina con un atomo ad alta affinità elettronica.^[5]

Nel reticolo cristallino vi sono forze, quindi energie, di attrazione e repulsione. Ogni catione attrae a sé ed è attratto dagli anioni. L'energia di attrazione è negativa ed è calcolata con l'energia di Coulomb che varia per ogni coppia ione-anione in base a distanza, disposizione geometrica e numero di coordinazione. Analogamente tra ioni di segno uguale viene a crearsi una repulsione elettrica. Anche per essa il valore varia a seconda di distanza, geometria ionica e numero di coordinazione. L'energia di Madelung tiene conto di tutte le interazioni tra ioni. Essa è basata appunto sull'energia di Coulomb  L'energia di Madelung è quindi una sommatoria di tutte le energie possibili. Fissato uno ione campione, si calcolano tutte le energie possibili ad esso legate. Ogni addendo varia dall'altro per la distanza di legame, che per comodità esprimiamo in funzione della distanza iniziale  e per un fattore moltiplicativo che dice il numero di ioni coinvolti in quel processo energetico (a parte lo ione campione stesso). Per capire ecco un esempio che inizia a calcolare l'energia in un cristallo di salgemma.

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