QUÍMICA

 ENLACE QUÍMICO

¿QUÉ ES EL ENLACE QUÍMICO?

El enlace químico corresponde a la fuerza de atracción que mantiene unidos a los átomos que forman parte de una molécula, para lograr estabilidad.

Los átomos, moléculas e iones se unen entre sí para alcanzar la máxima estabilidad, es decir, tener la mínima energía. Para ello, utilizan los electrones que se encuentran en la capa más externa, denominados electrones de valencia.  Estos se mueven con mucha facilidad entre un átomo y otro, de lo cual depende el tipo de enlace que se forme.

Gilbert Lewis estableció que cuando dos o más átomos se aproximan unos con otros, y juntan su última capa de valencia entre sí, logran ceder, ganar o compartir electrones, de tal manera, que en su última capa, se queden con la estructura de máxima estabilidad, que es la que poseen los gases nobles, elementos muy poco reactivos y que poseen ocho electrones en la última capa, a excepción del helio que solo posee dos.

¿CÓMO SE REPRESENTAN LOS ELECTRONES DE VALENCIA DE UN ÁTOMO O MOLÉCULA?

Gilbert Lewis, propuso una representación gráfica para poder establecer los electrones de valencia de un átomo, colocándolos como puntos alrededor del símbolo del elemento químico. Esto se denominó simbología de Lewis

Por ejemplo, para poder desarrollar la simbología de Lewis del átomo de nitrógeno, cuyo número atómico es 7, se debe tener en consideración lo siguiente:

- En primer lugar se debe terminar la configuración electrónica del elemento

Z = 7 = 1s²2s²2p³

- El último nivel de energía es el 2, por lo tanto, se debe determinar la cantidad de electrones que hay en ese nivel, que corresponden a los electrones de valencia

1s²2s²2p³ = 5 electrones de valencia

- Se debe confeccionar el diagrama de orbitales del último nivel de energía, para determinar la cantidad de electrones apareados y desapareados

En el último nivel de energía hay un par de electrones apareados y 3 electrones desapareados

- Finalmente, se escribe el símbolo del elemento, y luego se distribuyen los electrones, respetando la cantidad de electrones apareados y desapareados.

    REGLA DEL OCTETO

La regla del octeto establece que los átomos de los elementos se enlazan unos a otros en el intento de completar su capa de valencia (ultima capa de la electrosfera).

La denominación “regla del octeto” surgió en razón de la cantidad establecida de electrones para la estabilidad de un elemento, o sea, el átomo queda estable cuando presenta en su capa de valencia 8 electrones.

3A_CHAVEZ

CLASIFICACIÓN DEL ENLACE QUÍMICO

La clasificación del enlace químico depende del hecho de que se unan átomos, o bien, moléculas. A la unión de átomos se le llama: enlace entre átomos y a la de moléculas se le conoce como: enlace intermolecular.

Ahora bien, la clasificación del enlace químico entre átomos va a depender del tipo de elemento que participe en el enlace, ya sean metales o no metales.

La comprensión del enlace químico, la forma en que se efectúa, su clasificación y características te permite entender el cambio químico que se lleva a cabo cuando se unen los átomos de los elementos al transferir, compartir o aportar electrones entre ellos.

A partir de la representación del enlace mediante la estructura o fórmula de Lewis puedes visualizar, lo mismo que estructurar, fórmulas desarrolladas y condensadas. En la siguiente unidad de aprendizaje llamada Nomenclatura química inorgánica aprenderás las reglas de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC, por sus siglas en inglés) que te permitirán dar su nombre a los compuestos químicos. De igual forma, al observar la fórmula condensada encontrada mediante el análisis de los elementos que la conforman, así como de su diferencia de electronegatividad puedes discriminar el tipo de enlace químico presente y las propiedades físicas que presentan las sustancias derivadas del tipo de enlace.

 COVALENTES

Las sustancias covalentes son aquellas que presentan enlaces covalentes entre sus átomos y se presentan en forma de grandes redes tridimensionales, como por ejemplo el carbono diamante y el carbono grafito.

El enlace covalente es aquel que se produce cuando los electrones de la última capa de un átomo son atraídos por el núcleo de otro átomo, y lo mismo ocurre con el segundo átomo. Los átomos se acercan hasta que alcanzan un equilibrio en el que las fuerzas de atracción nucleo-electrón y las fuerzas de repulsión nucleo-nucleo y electrón-electrón se equilibran. Se produce un solapamiento de los orbitales atómicos de la última capa. Las propiedades de este tipo de sustancias son: Sólidos, puntos de fusión y ebullición elevados. La solubilidad y la conductividad varían de una sustancia a otra.

 MOLECULARES

Son aquellas sustancias que presentan enlaces covalentes, pero que en lugar de formar macromoléculas, forman moléculas discretas, como es el caso del agua, del carbono fulereno y del amoniaco.

Las propiedades que presentan este tipo de moléculas son: Son, fundamentalmente, líquidos y gases. Tienen puntos de fusión y ebullición bajos. No conducen la electricidad y son insolubles en agua.

  IÓNICAS

 Las sustancias iónicas son sustancias que presentan enlaces iónicos y forman grandes redes   cristalinas.

 Los enlaces iónicos se producen cuando en un enlace covalente, la 

 diferencia de electronegatividad entre un átomo y otro es muy grande y suponemos que el par de   electrones de enlace está en el átomo más electronegativo. De tal forma que se producen iones   positivos y negativos. Este tipo de enlace se da 

 fundamentalmente entre metales y no metales. Estas sustancias son, por ejemplo, el bicarbonato de   sodio, el cloruro de potasio y el trisulfuro de aluminio II.

 Las propiedades que se dan en este tipo de sustancias son: Sólidos cristalinos, puntos de fusión y   ebullición elevados, solubles en agua, Conducen la electricidad fundidos o en disolución, pero no   conducen la electricidad en estado sólido.

 METÁLICAS

Son aquellas que presentan un solo elemento, que forman grandes redes metálicas, donde los electrones de la capa de valencia están deslocalizados moviéndose por todo la sustancia, de esta forma, una nube de electrones recubre la sustancia y le da ese característico brillo metálico. Algunas de estas sustancias son el hierro, el sodio y el potasio.

Las propiedades de estas sustancias son: Sólidos, dureza variada. Puntos de fusión y ebullición también muy variados, insolubles en agua y característico brillo metálico.

3A_CHAVEZ

  PROPIEDADES DE LOS   COMPUESTOS IÓNICOS

Cuando hablamos de propiedades de un compuesto, principalmente nos referimos a: estado de agregación a temperatura ambiente (puntos de fusión y de ebullición), conductividad eléctrica, dureza y solubilidad en disolventes polares y apolares. Varias de estas propiedades dependen de la fuerza del enlace químico implicado. En el caso del enlace iónico, los iones se hallan unidos fuertemente entre sí, porque las atracciones electrostáticas entre iones de signo opuesto, son intensas. Así, para fundir o evaporar un compuesto iónico, habrá que aportar una gran cantidad de energía, porque será necesario romper las interacciones catión-anión. Esto hace que se requieran temperaturas elevadas.

De forma general, las propiedades de los compuestos iónicos son:

Sólidos a temperatura ambiente. Las fuerzas que mantienen unidos los iones son fuertes, y por este motivo a temperatura ambiente el compuesto se halla en estado sólido.

Forman redes cristalinas altamente ordenadas. Los aniones y cationes tienen posiciones definidas en el espacio, en función del tipo de red cristalina.

Puntos de fusión y ebullición elevados. Debido a que, como hemos dicho, las fuerzas electrostáticas que mantienen unidos los iones son fuertes, es costoso separarlos. Por este motivo, hay que aportar elevadas temperaturas para fundirlos y para evaporarlos.

Elevada dureza. También se debe a la fortaleza del enlace, ya que para rayar la superficie del compuesto hay que romper enlaces de los iones superficiales. Sin embargo, podrán ser rayados por compuestos de mayor dureza, como por ejemplo el diamante (el compuesto de mayor dureza, con un 10 en la escala de Mohs).

Fragilidad. A pesar de su dureza, son frágiles frente a los golpes. ¿Por qué? Porque un impacto puede hacer resbalar unas capas sobre otras y que, de pronto, se vean enfrentados entre sí iones del mismo signo. La repulsión electrostática entre iones del mismo signo fragmenta el cristal.

No conductores de la corriente en estado sólido. En estado sólido los iones están colocados en posiciones fijas de la red y no presentan movilidad alguna. La falta de movilidad eléctrica hace que no sean conductores.

Conductores de la corriente eléctrica en estado fundido o disuelto. Puesto que en estado fundido o disuelto los iones ya sí presentan movilidad, a diferencia de lo que ocurre en estado sólido, en estos estados pueden conducir la corriente.

Insolubles en disolventes apolares.

Solubles en disolventes polares. Son solubles en disolventes polares como el amoníaco líquido o el agua, pues las moléculas de agua son capaces de rodear los iones y atraerlos electrostáticamente hasta separarlos de la red iónica, fenómeno que se conoce como solvatación. Recordemos que la molécula de agua es un dipolo. Cuanto más estable sea la red, es decir, mayor sea su energía reticular, más difícil será disolverlo porque ser requerirá mayor energía

3A_CHAVEZ

  

ENLACE COVALENTE

Vamos a ver que son los enlaces covalentes, como se forman y sus características con ejemplos y de forma fácil. Lo primero es recordar que los átomos están formados por protones, neutrones y electrones. Estos últimos, los electrones, tienen carga negativa y son los que entran en juego en los enlaces covalentes, por lo tanto, son los únicos que nos interesan para su estudio. Los electrones están girando en órbitas alrededor del núcleo del átomo, llamadas orbitales, capas o niveles de energía.

También recordar que los átomos se pueden unir formando lo que se llama un enlace químico y precisamente, estos enlaces químicos, son las fuerzas que mantienen unidos a los átomos.
¿Cómo se unen los átomos? Una de las formas de unión es formando enlaces covalentes que son los que explicaremos aquí.
 Cuando dos átomos se unen, ceden, aceptan o comparten electrones, pero solo los llamados "electrones de valencia" pueden hacer esto, ser cedidos, ser cogidos o compartidos por otro átomo. Los electrones de valencia son los que se encuentran en la última capa del átomo y son los únicos que están dispuestos a dejar compartirse con otro átomo.
Cuando dos átomos se unen siempre cumplen la llamada regla del octeto.

FORMACIÓN DE ENLACES COVALENTES

Veamos un ejemplo de formación de enlaces covalentes. 

El Cloro es un NO metal. El cloro en estado natural se presenta en Cl2, es decir una molécula de cloro de 2 átomos. Los dos átomos de cloro están unidos mediante un enlace covalente.

El cloro tiene 7 electrones en su última capa, por lo tanto si comparten uno de estos electrones cada uno , en la molécula ya tendrían 8 electrones cada uno. 

Perfecto han formado una molécula con dos átomos muy estables. Este enlace solo necesita compartir un electrón cada uno para formar el octeto.

Otro caso es el de la molécula de oxígeno O2. Cada átomo de oxígeno tiene 6 electrones de valencia, con lo que tendrán que compartir 2 electrones cada uno para llegar al octeto.
Los enlaces covalentes pueden compartir 1, 2 o 3 electrones de valencia. Se llaman enlaces simples, dobles o triples. Aquí tienes un ejemplo de cada uno de ellos: Cl2, O2 y N2.

EJEMPLO DE ENLACES COVALENTES

Molécula de Agua (H2O), Amoniaco (NH3), H2 (gas dihidrógeno), O2 (gas oxígeno), Cl2 (gas cloro), Br2 (bromo elemental), N2 (gas nitrógeno), CH4 (metano), C2H6 (etano), S8 (azufre rómbico), P4 (fósforo blanco) y NF3 (fluoruro de nitrógeno).

CARACTERÍSTICAS DE ENLACES COVALENTES

 - Los compuestos covalentes pueden presentarse en cualquier estado de la materia: solido, liquido o gaseoso.

 - Son malos conductores del calor y la electricidad.

 - Tienen punto de fusión y ebullición relativamente bajos.

 - Son solubles en solventes polares como benceno, tetracloruro de carbono, etc., e insolubles en solventes polares como el agua.

3A_CHAVEZ