Enlace químico
Un enlace químico es el proceso químico responsable de las interacciones atractivas entre átomos y moléculas, y que confiere estabilidad a los compuestos químicos diatómicos y poliatómicos. La explicación de tales fuerzas atractivas es un área compleja que está descrita por las leyes de la química cuántica.
¿Qué mantiene unidos a los átomos?
Un concepto básico en química es el estudio de cómo los átomos forman compuestos. La mayoría de los elementos que conocemos existen en la naturaleza formando agrupaciones de átomos iguales o de distintos tipos, enlazados entre sí.
- Con tu grupo, realiza un estudio predictivo de la cantidad de sustancias que teóricamente podrían formarse a partir de los elementos de la tabla periódica, recuerda que pueden unirse dos o más átomos iguales o distintos y pueden hacerlo de más de una forma. Presenten una definición propia de enlace químico.
- Con estas actividades los alumnos y alumnas en primera instancia, verificarán que en teoría son muchos las sustancias que pueden formarse, cada una con características y funciones distintas, esto deberá llevarlos a una visión inicial de la importancia del tema, y en las definiciones que puedan elaborar reconoceremos esto.
- Los iones Na+ y Cl- libres no son abundantes en la naturaleza, sin embargo ¿por qué existe tanta sal (NaCl) en el mundo? Discute en tu grupo una posible respuesta coherente con lo ya establecido.
- Cuando los estudiantes realizan esta actividad, por lo general, coinciden en el concepto de enlace; que es precisamente lo que se busca, que comiencen a reconocer que esta capacidad de los átomos puede ser imprescindible para nuestras vidas.
Generalidades de los enlaces quimicos
Los enlaces quimicos, son las fuerzas que mantienen unidos a los atomos.
Cuando los átomos se enlazan entre si, ceden, aceptan o comparten electrones. Son los electrones de valencia quienes determinan de que forma se unirá un atomo con otro y las caracteristicas del enlace.
Regla del octeto.
EL ultimo grupo de la tabla periodica VIII A (18), que forma la familia de los gases nobles, son los elementos mas estables de la tabla periodica. Esto se deben a que tienen 8 electrones en su capa mas externa, excepto el Helio que tiene solo 2 electrones, que tambien se considera como una configuracion estable.
Los elementos al combinarse unos con otros, aceptan, ceden o comparten electrones con la finalidad de tener 8 electrones en su nivel más externo, esto es lo que se conoce como la regla del octeto.
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Enlace ionico
Caracteristicas:
- Esta formado por metal + no metal
- No forma moleculas verdaderas, existe como un agregado de aniones (iones negativos) y cationes (iones positivos).
- Los metales ceden electrones formando por cationes, los no metales aceptan electrones formando aniones.
Los compuestos formados pos enlaces io;nicos tienen las siguientes caracteristicas:
- Son solidos a temperatura ambiente, ninguno es un liquido o un gas.
- Son buenos conductores del calor y la electricidad.
- Tienen altos puntos de fusion y ebullicion.
- Son solubles en solventes polares como el agua
FORMACION DE ENLACES IONICOS
Ejm: NaF
| Na: metal del grupo IA |  |
ENLACE IONICO
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| F: no metal del grupo VIIA |
Para explicar la formacioacute;n del enlace escribimos la configuracion electronica de cada atomo:
| 11Na: | 1s , 2s, 2p , 3s | Electrones de valencia | = 1 |
| 9F: | 1s, 2s , 2p | Electrones de valencia | = 5 +2 = 7 |
| Si el sodio pierde el electrpn de valencia, su ultimo nivel seria el 2, y en este tendria 8 electrones de valencia, formandose un cation (ion positivo) |
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| El fluor con 7 electrones de valencia, solo necesita uno para completar su octeto, si acepta el electron que cede el sodio se forma un anion (ion negativo) |
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La estructura de Lewis del compuesto se representa de la siguiente forma:
[Na]
| 1+ |
..
[:F:] .. | 1- |
En forma grafica podriamos representarlos asi:
(Insertar figura 1, p. 229, Hein)figura1
Otro ejemplo: MgBr2
Mg: metal del grupo II A
Br: no metal del grupo VIIA
Mg: metal del grupo II A
Br: no metal del grupo VIIA
| METAL + NO METAL | | IONICO |
No es necesario hacer la configuracion sino solo la estructura de Lewis de cada elemento. Recuerda, el numero de grupo en romano, para los representativos, indica el numero de electrones de valencia. Nosotros solo usaremos compuestos formados por elementos representativos.
:Mg
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..
:Br: . |
El atomo de Mg pierde sus 2 e- de valencia, y cada Br acepta uno para completar el octeto.
| ||||||||
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Los atomos de Br completan su octeto gracias a uno de los dos electrones cedidos por el Mg, el cual tambien queda con 8 electrones en un nivel mas bajo.
Enlace covalente
Caracteristicas:
- Esta basado en la comparticion de electrones. Los atomos no ganan ni pierden electrones, COMPARTEN.
- Esta formado por elementos no metalicos. Pueden ser 2 o 3 no metales.
- Pueden estar unidos por enlaces sencillos, dobles o triples, dependiendo de los elementos que se unen.
Las caracteristicas de los compuestos unidos por enlaces covalentes son:
- 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 fusion y ebullicion relativamente bajos.
- Son solubles en solventes polares como benceno, tetracloruro de carbono, etc., e insolubles en solventes polares como el agua.
FORMACION DE ENLACES COVALENTES
Ejemplificaremos, con elementos que existen como moléculas diatómicas.
Cl2, cloro molecular, formado por dos atomos de cloro. Como es un no metal, sus atomos se unen por enlaces covalentes.
Ejemplificaremos, con elementos que existen como moléculas diatómicas.
Cl2, cloro molecular, formado por dos atomos de cloro. Como es un no metal, sus atomos se unen por enlaces covalentes.
..
:Cl: . |
El cloro es un elemento del grupo VII A.
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El atomos de cloro solo necesita un electron para completar su octeto. Al unirse con otro atomo de cloro ambos comparten su electron desapareado y se forma un enlace covalente sencillo entre ellos. Este enlace se representa mediante una linea entre los dos atomos.
..
: Cl .. |
-
|
..
: Cl .. |
La linea roja representa un enlace covalente sencillo, formado por dos electrones. Estos electrones se comparten por ambos atomos.
O2 La molecula de oxigeno tambien es diatomica. Pot ser del grupo VIA la estructura de Lewis del oxigeno es:
..
: O . . |
Al oxigeno le hacen falta dos electrones para completar su octeto. Cada oxigeno dispone de 6 electrones, con los cuales ambos deben tener al final ocho electrones. Por lo tanto el total de electrones disponibles es:
2 x 6 e- = 12 e- menos dos que se ocupan para el enlace inicial restan 10.
2 x 6 e- = 12 e- menos dos que se ocupan para el enlace inicial restan 10.
Estos 10 e- se colocan por pares al azar entre los dos atomos.
..
: O .. |
-
|
..
: O |
Ahora revisamos cuantos electrones tiene cada atomo alrededor. Observamos que el oxigeno de la izquierda esta completo, mientras que el derecha tiene solo seis. Entonces uno de los pares que rodean al oxigeno de la izquierda, se coloca entre los dos atomos formandose un doble enlace, y de esa forma los dos quedan con 8 electrones.
..
: O |
=
|
..
O: |
La molecula queda formada por un enlace covalente doble, 4 electrones enlazados y 4 pares de electrones no enlazados.
N2 El nitrogeno, otra molecula diatomica, estaubicado en el grupo VA, por lo tanto cada nitrogeno aporta 5 electrones x 2 atomos = 10 electrones, menos los dos del enlace inicial son un total de 8 electrones.
..
: N |
-
|
..
N: |
Ambos atomos estan rodeados por solo 6 electrones, por lo tanto, cada uno de ellos compartir uno de sus pares con el otro atomo formandose un triple enlace.
: N
|
=
|
N :
|
La molecula queda formada por un enlace covalente triple, 4 electrones enlazados y dos pares de electrones no enlazados.
En los compuestos covalentes formados por 3 elementos o mas, siempre debe seleccionarse unatomo como central para hacer el esqueleto basico del compuesto. Para esto se siguen la siguientes reglas:
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Ejms:
CO2 (dioxido de carbono)
| TRES NO METALES | | COVALENTE |
Total de electrones de valencia:
| C 1 x 4 electrones= | 4 electrones |
| O 2 x 6 electrones= | 12 electrones + |
| 16 electrones |
El carbono es el atomo central, por lo que se gastan cuatro electrones, y los 12 restantes se acomodan en pares al azar.
En esta estructura, ambos oxigenos han completado su octeto, pero el carbono no. Por lo tanto, un par no enlazante de cada oxigeno se coloca en el enlace C-O formandose dos dobles enlaces.
La estructura esta formada por 2 enlaces covalentes dobles, 4 pares de electrones no enlazantes y 6 electrones enlazados.
| [NO3] | 1- |
(ion nitrito)
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Electrones de valencia totales:
| N 1 x 5 e- = | 5 | |
| O 3 x 6 e- = | 18 + | |
| 23 e- | + 1 e- (porque es un ion negativo) = 24 electrones |
El nitrogeno es el atomo central, por lo que se ocupan tres enlaces covalentes para enlazar los oxigenos.
Al nitrogeno le falta un par de electrones, por los que uno de los pares no enlazantes del oxigeno se desplaza para formar un doble enlace.
El doble enlace podria colocarse en tres posiciones distintas, pero la mas correcta es la central por ser mas simetrica.
Tipos de enlaces covalentes
Los enlaces covalentes se clasifican en:
- COVALENTES POLARES
- COVALENTES NO POLARES
- COVALENTES COORDINADO
Electronegatividad.- La electronegatividad es una medida de la tendencia que muestra un atomo de un enlace covalente, a atraer hacia si los electrones compartidos. Linus Pauling, fue el primer quimico que desarrolle una escala numerica de electronegatividad. En su escala, se asigna al fluor, el elemento mas electronegativo, el valor de 4. El oxigeno es el segundo, seguido del cloro y el nitrogeno.
A continuacion se muestra los valores de electronegatividad de los elementos. Observe que no se reporta valor par los gases nobles por ser los elementos menos reactivos de la tabla periodica.
| La diferencia en los valores de electronegatividad determina la polaridad de un enlace. |
Cuando se enlazan dos atomos iguales, con la misma electronegatividad, la diferencia es cero, y el enlace es covalente no polar, ya que los electrones son atraidos por igual por ambos atomos.
El criterio que se sigue para determinar el tipo de enlace a partir de la diferencia de electronegativad, en terminos, generales es el siguiente:
Diferencia de electronegatividad
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Tipos de enlace
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Menor o igual a 0.4
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Covalente no polar
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De 0.5 a 1.7
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Covalente polar
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Mayor de 1.7
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Iónico
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Casi todos los compuestos contienen enlaces covalente polares; quedan comprendidos entre los extremos de lo covalente no polar y lo ionico puro.
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Por tanto, en el enlace covalente polar los electrones se comparten de manera desigual, lo cual da por resultado que un extremo de la molecula sea parcialmente positivo y el otro parcialmente negativo. Esto se indica con la letra griega delta (d).
Ejemplo: La molecula de HCl.
Atomos
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H
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Cl
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Electronegatividad
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2.2
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3.0
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Diferencia de electronegatividad
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3.0 -2.2 = 0.8 Diferencia entre 0.5 y 1.7, por lo tanto el enlace es covalente polar.
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d+ d-
H – Cl
El atomo mas electronegativo, en este caso el cloro, adquiere la carga parcial negativa, y el menos electronegativo, en este caso. el hidrogeno la carga parcial positiva.
Ejercicio resuelto.- De acuerdo a la diferencia de electronegatividad, clasifique los siguientes enlaces como polar, no polar o ionico.
| Enlace | Electronegatividades | Diferencia de electronegatividad | Tipo de enlace | |
| N -O | 3.0 | 3.5 | 3.5 - 3.0 = 0.5 | Polar |
| Na -Cl | 0.9 | 3.0 | 3.0 - 0.9 = 2.1 | Ionico |
| H - P | 2.1 | 2.1 | 2.1 - 2.1 = 0 | No polar |
| As -O | 2.0 | 3.5 | 3.5 - 2.0 = 1.5 | Polar |
| Observe que al obtener la diferencia, siempre es el menor menos el mayor ya que no tendría sentido una diferencia de electronegatividad negativa. |
Enlace covalente coordinado.-
Se forma cuando el par electronico compartido es puesto por el mismo atomo. Ejemplo:
Se forma cuando el par electronico compartido es puesto por el mismo atomo. Ejemplo:
| Para el ion amonio |
| tres de los enlaces son covalentes típicos, pero en el cuarto enlace el par de electrones es proporcionado por el nitrógeno, por lo tanto, el enlace es covalente coordinado. |
Un enlace covalente coordinado en nada se puede distinguir de un covalente tipico, ya que las caracteristicas del enlace no se modifican.
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