Legame ionico e covalente negli alogenuri d'argento

Materiali occorrenti:

Nitrato d'argento sol. 0.1 M - Cloruro di sodio crist. - Ioduro di potassio crist. - Bromuro di potassio crist. - Fluoruro di calcio crist. - Vetreria.

Richiami teorici:

Il carattere covalente di un legame aumenta, come è noto, con il diminuire della differenza di elettronegatività. Aumentando il carattere covalente l'anione alogenuro diviene più polarizzabile.

Polarizzazione: se consideriamo un anione monoatomico vicino ad un catione possiamo osservare che l'attrazione operata dalla carica positiva del catione produce una deformazione della nube elettronica dell'anione, dovuta alla tendenza di un doppietto elettronico a portarsi verso il catione ( zona tra i due nuclei ). Maggiore è la deformazione, maggiore sarà il carattere covalente del legame.

Questa capacità da parte dei cationi di produrre le deformazioni degli anioni è detta potere polarizzante.

I cationi con maggior potere polarizzante sono quelli più piccoli e dotati di carica elevata ( es. Al ³⁺ ).

Gli anioni che facilmente subiscono la deformazione sono detti " polarizzabili "; tra gli anioni più polarizzabili vi sono quelli a grande dimensione ( es. I ^- ) in quanto il nucleo esercita una minore influenza sugli elettroni più esterni.

Per questo i composti formati da cationi piccoli ad elevata carica ed anioni grandi presentano legami ad elevato carattere covalente.

Prendiamo in esame gli alogenuri dell'argento, osservando la loro elettronegatività ( c ), il loro raggio ionico ( r.i. ) ed il loro comportamento.

Fluoruro di argento ( AgF ) : Ag⁺ : r.i. = 1.26 Å , = 1.4 . F ^- : r.i. = 1.36 Å , c = 4.1 .

Come si nota il catione Ag⁺ non è molto piccolo e non è dotato di carica molto elevata ( +1 ); l'anione F ^- non è molto grande e, quindi, risulta difficilmente polarizzabile. Ne consegue la formazione di un composto a prevalente carattere ionico. Anche l'esame della differenza di elettronegatività ( Dc = 4.1 -1.4 = 2.7 ) conferma quanto sopra; il carattere del legame è ionico per circa il 84 % e covalente per il 16 %.

Cloruro di argento ( AgCl ) : Ag⁺ : r.i. = 1.26 Å , = 1.4 . Cl ^- : r.i. = 1.81 Å , c = 2.9 .

In questo caso l'anione Cl ^- presenta dimensioni maggiori e quindi più facilmente polarizzabile. Anche l'esame della differenza di elettronegatività
( Dc = 2.9 - 1.4 = 1.5 ) ci porta a concludere che il legame ha un carattere ionico del 48 % ed uno covalente del 52 %.

Bromuro di argento ( AgBr ): Ag⁺ : r.i. = 1.26 Å , = 1.4 . Br ^- : r.i. = 1.95 Å , c = 2.8 .

Aumentano le dimensioni dell'anione che diviene ancor più polarizzabile; anche la differenza di elettronegatività ( = 2.8 -1.4 = 1.4 ) ci dimostra una percentuale di legame ionico del 40 % circa ed uno covalente del 60 % circa.

Ioduro di argento ( AgI ) : Ag⁺ : r.i. = 1.26 Å , = 1.4 . I ^- : r.i. = 2.16 Å ,c = 2.2 .

Le dimensioni dell'anione aumentano ancora, per cui lo stesso risulta ancor più polarizzabile; anche la differenza di elettronegatività ( Dc = 2.2 -1.4 = 0.8 ) diminuisce e ciò indica una percentuale di legame ionico di circa il 15 % ed una di legame covalente del 85 % ca. .

Conseguenza dell'aumento di polarizzazione e, quindi, del carattere covalente del legame negli alogenuri di argento, partendo da AgF, poi ad AgCl, ad AgI e fino ad AgBr, è la diminuzione della solubilità in acqua dei composti stessi.

L'esperienza pone in evidenza detta differente solubilità.

Esecuzione dell'esperienza:

Si preparano 8 provette contenenti 4 o 5 mL di acqua distillata. Si pongono le stesse in un portaprovette; si aggiunge a 4 provette 1 mL circa di nitrato di argento sol. 0.1M ciascuna, si fa sciogliere restanti provette una punta di spatola dei quattro alogenuri, ovviamente uno per provetta. Si agita con una bacchetta fino a completa soluzione e, quindi, si versano le soluzioni degli alogenuri nelle 4 provette contenenti il nitrato di argento.

Avvengono le seguenti reazioni di doppio scambio:

Provetta n.1 : 2AgNO₃ + CaF₂ ¾® Ca(NO₃)₂ + 2AgF ( nessun precipitato )

Provetta n.2 : AgNO₃ + NaCl ¾® NaNO₃ + AgCl ( precipitato bianco fioccoso )

Provetta n.3 : AgNO₃ + KBr ¾® KNO₃ + AgBr ( precipitato giallo pallido )

Provetta n.4 : AgNO₃ + KI ¾® KNO₃ + AgI ( precipitato giallo intenso )

Come si può osservare il composto AgF risulta molto solubile, mentre nei tre casi successivi si osserva la formazione di precipitati gradualmente più intensi e colorati, in relazione all'aumento del carattere covalente del legame.

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