¿Cómo Se Unen Los átomos?

¿Cómo se unen los átomos?

Una característica importante de los elementos es que se pueden enlazar entre sí de distintas maneras para formar compuestos. Las uniones se realizan ya sea entre átomos de metales y no metales, entre átomos de no metales y no metales y, por último, entre átomos de metales. Cada una de estas combinaciones tiene características particulares.

12. El enlace químico

Enlace significa unión, podemos definir el enlace químico como la forma en que se unen o agrupan dos o más átomos para formar moléculas, incluyendo las fuerzas involucradas (las que mantienen unidos a los átomos). Estas moléculas constituyen unidades que pueden estar formadas por sólo dos átomos o miles de ellos (moléculas de elementos o de compuestos).

Un enlace químico es el proceso físico responsable de las interacciones atractivas entre átomos y moléculas, y que confiere estabilidad a los compuestos químicos (o elementos) diatómicos y poliatómicos.

El enlace químico es la interacción que mantiene unidos a los átomos o partículas elementales que constituyen una sustancia.

Los enlaces que se forman entre los átomos dependen de las configuraciones electrónicas de esos átomos y, también, de la atracción de los electrones por los átomos. Como la configuración y la atracción de los electrones son propiedades periódicas, podemos esperar que los enlaces de los átomos varíen también de una manera sistemática.

Según los modelos atómicos que se emplean hoy para explicar el comportamiento de la materia, los electrones están acomodados en distintos niveles. A los electrones que se encuentran en el último nivel se les conoce como electrones de valencia y se considera que son los responsables de los enlaces entre los átomos para formar compuestos.

El enlace químico fuerte está asociado con la compartición o transferencia de electrones entre los átomos participantes. Las moléculas, cristales, y gases diatómicos, o sea la mayor parte del ambiente físico que nos rodea, está unido por enlaces químicos, que determinan la estructura de la materia.

Los enlaces varían ampliamente en su fuerza. Generalmente, el enlace covalente y el enlace iónico suelen ser descritos como “fuertes”, mientras que el enlace de hidrógeno y las fuerzas de Van der Waals son consideradas como “débiles”. Esta descripción debe tenerse cuidado porque los enlaces “débiles”; más fuertes pueden ser más fuertes que los enlaces “fuertes”; más débiles.

13. Modelos de enlace: covalente, iónico y metálico

Tipos de enlace

En la unión o enlace de los átomos pueden presentarse los siguientes casos:

1) Enlace iónico: resulta de las interacciones electrostáticas entre iones de cargas opuestas.

2) Enlace covalente: es el resultado de compartir electrones entre dos átomos.

3) Enlace metálico: cada átomo está unido a varios átomos vecinos por electrones que son relativamente libres de moverse a través de la estructura tridimensional.

Enlace iónico

Cuando los átomos reaccionan por transferencia electrónica, el número de electrones ganados y perdidos debe coincidir, el compuesto resultante es neutro. Prácticamente, hablaremos de enlaces iónicos cuando en un compuesto existan elementos de alta electronegatividad (no metales del extremo derecho superior de la tabla periódica, excluyendo los gases nobles) y otros de baja electronegatividad (en general metales del extremo izquierdo), en otras palabras se trata de cuya diferencia de electronegatividad (EN) es grande, en general, mayor de 1,7.

Son fuerzas de atracción electrostática entre iones que se formaron por la transferencia total de electrones originados entre un metal (más electropositivo) y un no metal (electronegativo). El enlace iónico se presenta cuando algunos metales reaccionan con no metales para formar un compuesto. Los metales ceden electrones a los no metales y se unen por la diferencia de cargas generadas (atracción electrostática).

El cloruro de sodio (NaCl) o sal común es un ejemplo característico de un compuesto iónico (cumple con la regla del octeto); está formado por el metal sodio (Na) de la familia 1 y el no metal cloro (Cl) de la familia 17.

El sodio (Na) cede su electrón de valencia y produce el ión sodio con carga positiva (Na + ), y como el cloro (Cl) acepta el electrón cedido, se forma el ión cloruro con carga negativa (Cl − ). Ahora, los dos iones cuentan con ocho electrones en su capa más externa y, como poseen cargas opuestas, se atraen entre sí.

Enlace iónico: Características

La atracción electrostática se realiza en todas direcciones de tal manera que no existen moléculas sino inmensos cristales con determinadas formas geométricas. Por lo tanto los compuestos iónicos son sólidos y cristalinos, lo que implica que para romper este enlace se requiere una gran cantidad de energía.

En estado sólido, no son conductores de la electricidad ya que los iones solamente vibran en sus posiciones de equilibrio.

Los compuestos iónicos presentan generalmente puntos fusión y ebullición elevados superiores a 500 C. Esta propiedad es consecuencia de la gran cantidad de energía calórica que se debe suministrar para contrarrestar la gran intensidad de las fuerzas de atracción interatómicas.

Usualmente los compuestos iónicos son quebradizos y cristalinos y están formados por un sinnúmero de iones positivos y negativos; es decir no existen las moléculas en las sustancias iónicas sólidas.

En el enlace que se forma, el sodio se transforma en catión (ion de carga positiva) entregando su electrón de valencia al cloro, que se convierte en anión (ion de carga negativa). Atraídos por fuerzas electrostáticas, los iones se organizan formando una red cristalina en la que cada uno es fuertemente atraído hacia un grupo de ‘vecinos próximos’ de carga opuesta y, en menor medida, hacia todos los demás iones de carga opuesta a través de todo el cristal.

Generalmente son solubles en el agua.

Conducen la corriente eléctrica cuando están fundidos o en disolución, de esta manera se logra la separación de iones y ambos casos conducirán la corriente eléctrica: conductores de segunda especie. Existen reglas empíricas que indican que si: ∆E.N › 1.7 es un enlace iónico.

Enlace covalente

El covalente se establece cuando en la unión de algunos átomos no se transfieren electrones sino que se comparten. Esto ocurre cuando la diferencia de electronegatividad de los átomos que intervienen (EN) no es muy grande, generalmente menor a 1.7; esto ocurre cuando se unen no metales entre sí o no metales con hidrógeno.

Este tipo de enlace se presenta entre átomos de elementos no metálicos para formar moléculas tanto de elementos (si se unen dos o más átomos de elementos no metálicos iguales), como de compuestos (si se unen elementos no metálicos diferentes).

Algunos de ellos son gases a temperatura ambiente como el hidrógeno (H2), el oxígeno (O2), el flúor (F2), el cloro (Cl2) y el nitrógeno (N2).

Enlace covalente: Características

En general, los compuestos covalentes o moleculares son poc o solubles en agua, pero solubles en disolventes no polares, como éter y benceno.

Las fuerzas que mantienen unidos a los átomos en estas moléculas son muy fuertes. Sin embargo, la atracción entre moléculas de este tipo es muy débil, por lo que muchas de estas sustancias tienen puntos de fusión y ebullición bajos. Ejemplos de estas sustancias son el oxígeno (O2), el nitrógeno (N2) y el hidrógeno (H2); los halógenos (F2 ), (Cl2), y compuestos como el amoniaco (NH3).

En los compuestos con enlaces covalentes, todos los electrones de la capa de valencia forman enlaces, por ello no tienen movilidad y, por tanto, no conducen la electricidad.

Al ser enlaces muy fuertes, los compuestos y elementos con estructura sólida tridimensional son muy duros, tienen altos puntos de fusión y de ebullición y son insolubles en agua. Un ejemplo representativo de estos compuestos es el sílice.

El enlace covalente se representa mediante una línea entre los átomos:

Enlace covalente simple Los átomos de los elementos comparten un solo par de electrones (cada átomo aporta un electrón).

El ejemplo más simple de este tipo de situación es la combinación de dos átomos de H para formar una molécula de H2. Cada átomo de H necesita un electrón para ser isoelectrónico con el átomo de He, por lo que una transferencia de electrones no puede satisfacer los requerimientos de ambos átomos. En vez de esto, los dos átomos de hidrógeno comparten mutuamente sus electrones.

El par compartido “pertenece” a ambos; se puede considerar que cada átomo de hidrógeno ha ganado un electrón y ha adquirido la

...