ENLACE QUIMICO

a teoría del enlace químico explica el origen de los enlaces entre dos o más átomos y permite calcular las energías involucradas en la formación de esos enlaces. Para simplificar, puedes reconocer que hay básicamente tres modelos de enlace: iónico, covalente y metálico.

El enlace químico es el resultado de las interacciones atractivas entre los núcleos atómicos y los electrones, que superan energéticamente a las interacciones de repulsión de los electrones entre sí y también entre los núcleos.

Enlace iónico

El modelo más simple es el “enlace iónico”, que supone que los iones se comportan como cargas puntuales y que interaccionan de acuerdo con la ley de Coulomb. En la práctica, sin embargo, resulta que ningún enlace es 100% iónico y que siempre hay una contribución covalente.

El enlace iónico involucra la formación de un sólido cristalino ordenado, en el que se distribuyen espacialmente los cationes y los aniones siguiendo un patrón similar al de un papel mural, pero dispuestos de manera tridimensional.

Enlace iónico

En un compuesto iónico hay un completo balance de la carga eléctrica. Así por ejemplo, si se dispone de iones aluminio (III), Al3+, y óxido, O2-, la condición de electroneutralidad se puede expresar de este modo: si en un cristal de óxido de aluminio hay iones Al3+ y iones O2-, entonces para que exista neutralidad deberán existir 2 iones Al3+ y 3 iones O2- en el compuesto sólido Al2O3.

Características de los enlaces iónicos

- Se forma entre un metal y un no metal.

- Los metales pierden electrones y el no metal capta electrones.

- Se forman iones cargados positivamente y negativamente, lo que hace que el compuesto iónico en su totalidad sea neutro.

Enlace covalente

El “enlace covalente”, en moléculas diatómicas X2, se forma por interacción de electrones desapareados de la capa de valencia de dos átomos X. El caso más simple es la interacción entre dos átomos de H. Cada uno de ellos posee un electrón de valencia y la interacción de ambos electrones desapareados para formar la molécula H2 puede ser representada mediante la estructura:

H : H

La “teoría del enlace de valencia” supone que los electrones de una molécula ocupan orbitales atómicos de los átomos individuales. Esto permite conservar la imagen de los átomos individuales tomando parte en la formación del enlace.

El enlace H-H en la molécula de H2 se forma por el traslape de los orbitales 1s de cada átomo de hidrógeno.

Al inicio ambos átomos de hidrógeno están separados, no hay interacción y la energía potencial es cero. A medida que se acercan los átomos, los electrones y los núcleos se repelen entre sí, pero aumenta la atracción de los núcleos por los electrones. Esta atracción es mayor que la repulsión, por lo que la energía potencial es negativa. El sistema es más estable cuando la energía potencial es mínima, lo que se logra cuando existe el máximo de traslape entre las dos nubes electrónicas, y por lo tanto, ocurre cuando se ha formado la molécula de H2.

La formación de la molécula de hidrógeno viene acompañada de una liberación de energía, que se conoce como “energía de enlace”.

De esta manera, un átomo en la molécula, al compartir su electrón con el del otro átomo, satisface la regla del dueto y alcanza la configuración electrónica estable del He.

Si consideras el átomo de oxígeno, cuya configuración electrónica (8) es 1s2 2s2 2px2 2py1 2pz1, hay dos orbitales “p” que contienen solo un electrón y pueden ser compartidos para formar una unión o enlace doble en la molécula O2 (según puedes ver en el esquema a). Observa que cada átomo de O cumple con la regla del octeto, compartiendo electrones con el otro y alcanzando 8 electrones, estructura característica de la configuración externa del gas noble Ne (esquema b). En el esquema c se muestra otra estructura más simple, donde cada par electrónico es representado por un trazo.

Esquema del oxígeno mostrando la regla del octeto

En el caso de la molécula N2, cada N dispone de 3 electrones desapareados, que según su configuración electrónica es 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1. La interacción lleva al apareamiento de tres electrones de cada N con la formación de un enlace triple. Cada átomo alcanza la configuración del gas noble Ne y cumple con la regla del octeto. Esto se muestra en el esquema para el N2, de modo totalmente análogo al caso del O2.

Esquema del nitrógeno mostrando la regla del octeto

En el esquema adjunto se muestra el apareamiento de los 4 electrones de la capa de valencia del C con cada uno de los electrones desapareados de los átomos de H para formar la molécula de metano, CH4.

Esquema del metano mostrando la regla del octeto

Te podrás preguntar cómo ocurre esto, ya que la configuración electrónica (9) del C es 1s2 2s2 2px1 2py1 (2pz) y tiene solo dos electrones desapareados. La teoría de enlace introduce el concepto de “hibridación” o “mezcla o combinación de orbitales”, y en este caso, hay 4 orbitales del C: el orbital 2s y los tres orbitales 2p (producto de la excitación de un electrón del orbital 2s que se encuentra en el orbital 2p). Si estos orbitales, entendidos como funciones matemáticas, se combinan entre sí, se obtienen 4 orbitales equivalentes, de igual energía, y se dice que estos orbitales son híbridos sp3, ya que han sido formados a partir de la mezcla de 1 orbital 2s con 3 orbitales 2p. Imagina entonces que al aproximarse los átomos de H al C, los orbitales atómicos de éste se transforman y generan esos 4 orbitales híbridos sp3, que se orientan en

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