Enlace Quimico

EL ENLACE QUÍMICO

Un concepto básico en química es el estudio de cómo los átomos forman compuestos. La mayoría de los elementos que se conocen existen en la naturaleza formando agrupaciones de átomos iguales o de distintos tipos, enlazados entre sí. Una de las claves para la comprensión de la fuerza motriz del enlazamiento químico, fue el descubrimiento de los gases nobles y su comportamiento químico relativamente inerte. Los gases nobles se presentan como átomos separados. En los materiales de nuestra vida cotidiana, en su mayoría los elementos están unidos por fuerzas de atracción que mantienen juntos a los átomos en los compuestos siendo denominados enlaces químicos.

Un enlace químico en términos químicos es el efecto que causan dos átomos lo suficientemente cerca para estar a más baja energía que cuando estos se encuentran a otra distancia siendo esta energía del orden de 100 kJ por mol. La diversidad de propiedades existentes, tales como la densidad, temperaturas de fusión y ebullición, dureza, solubilidad en diferentes líquidos, conductividad, etc., hace que resulte difícil clasificar en unos pocos grupos a todas las sustancias y cualquier regla que se establezca para ello dejará fuera a sustancias con propiedades intermedias o atípicas.

Las fuerzas de atracción que mantienen juntos a los elementos que conforman un compuesto, se explican por la interacción de los electrones que ocupan los orbitales más externos que poseen. Las propiedades periódicas como la energía de ionización y la afinidad electrónica, predicen la transferencia directa de electrones entre elementos que dan origen a enlaces de tipo iónico ó por compartición de electrones de los niveles más externos para constituir configuraciones más estables (de gas noble) formando enlaces de tipo covalente.

No obstante, a pesar de ello ha sido posible clasificar a la mayor parte de las sustancias en grupos que evidencian la existencia de los siguientes tipos de enlace:

1. Enlace iónico ó electrovalente

2. Enlace covalente

3. Enlace metálico.

Se puede decir que el enlace iónico y covalente son los extremos, entre los cuales se encuentran la mayoría de los compuestos, predominando ya sea el carácter iónico o el covalente. Dentro de estos tipos de enlaces existen otros como el enlace covalente dativo o covalente coordinado. El enlace metálico, aunque presenta cierto carácter iónico o covalente, cuenta con propiedades características, que lo hace diferente a los mencionados.

ENLACE IÓNICO

Este tipo de enlace se forma cuando se transfieren electrones de un elemento metálico a uno no metálico, este proceso de transferencia electrónica da origen a cationes y aniones que por la naturaleza de sus cargas se mantienen unidos por atracciones electrostáticas, dando origen a lo que se denomina un compuesto iónico y cuya estructura generalmente es cristalina. En este proceso los átomos tienden a ganar ó perder electrones tratando de adquirir la configuración electrónica de un gas noble, es decir que tratan de acomodar un total de ocho electrones en su nivel externo de energía.

Al número de electrones que el átomo tiene que ganar o perder para conseguir la configuración de los gases nobles se le denomina electrovalencia (valencia en la formación de compuestos iónicos). La energía de las fuerzas de atracción o repulsión entre los elementos que conforman un enlace iónico es función de la distancia internuclear llegando a una distancia mínima donde se compensan las fuerzas de atracción y de repulsión, la cual se denomina distancia de enlace.

Como ejemplo de enlace iónico, se puede mencionar la molécula de cloruro de sodio (NaCl), en la cual mediante la transferencia de un electrón del sodio al cloro, cada átomo de sodio adquiere la configuración electrónica del neón; en este caso el sodio queda con una carga positiva de +1, es decir que se forma un catión. El proceso se puede representar como:

Na[Ne]3s1 ® Na+ [Ne] + e-

Por otra parte, el átomo de cloro por cada electrón que le es transferido del sodio, adquiere la distribución del argón, convirtiéndose en un anión por la ganancia de un electrón:

Cl[Ne]3s23p5 + e- ® Cl —1 [Ar]

En este proceso la ganancia y pérdida de electrones, conduce a la formación de iones positivos y negativos, originando una atracción electrostática entre ambos. El resultado de esta atracción eléctrica es la unión de los “iones” (Na+ y Cl –) lo cual da lugar a la formación del cloruro de sodio, NaCl.

Los compuestos unidos por enlaces iónicos forman redes cristalinas de iones, que se denomina cristal. La red cristalina es una estructura gigante que contiene un número indefinido de iones (las cargas positivas son iguales, en cantidad, a las negativas), de manera que el conjunto sea eléctricamente neutro. Para el caso del cloruro de sodio, la estructura cristalina queda conformada de la siguiente manera: (Los círculos mayores representan a los iones Cl – y los pequeños a cada ion Na+)

PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS CON ENLACES IÓNICOS

Las propiedades más sobresalientes que presentan los compuestos con enlaces iónicos son:

1. Conductividad eléctrica:

Los compuestos con enlace iónico, en el estado sólido no conducen la corriente eléctrica debido a que los iones están demasiado juntos, sin embargo al fundirlos los iones se separan y pueden moverse dentro de un campo eléctrico conduciendo la corriente eléctrica en solución.

2. Solubilidad:

Son solubles en disolventes polares como el agua, debido a que sus iones se separan por atracciones electrostáticas entre las cargas de los iones y las cargas parciales del disolvente polar formándose lo que se llama "esfera de solvatación". Cuando el disolvente es el agua, se utiliza el término esfera de hidratación.

3. Puntos de fusión y de ebullición:

Los puntos de fusión y ebullición corresponden a valores muy altos, debido a que la energía de atracción en el cristal es alta y habría que suministrar por ejemplo, energía calorífica suficiente para vencer estas fuerzas.

4. Dureza:

Otra propiedad debida al enlace iónico es la dureza provocada por lo compacto del cristal, resultando quebradizo.

En general presentan enlace iónico aquellos elementos que tienen una diferencia de electronegatividad mayor o igual a 1.7 unidades, siendo generalmente los halógenos, los metales alcalinos y alcalinotérreos con excepción del Berilio, los que forman enlaces electrovalentes.

EL ENLACE COVALENTE

La teoría del enlace covalente fue propuesta en 1916 por el químico americano Gilbert Newton Lewis, al introducir la noción de un enlace covalente en el que la combinación química entre dos átomos se produce al compartir un par de electrones, con un electrón donado por cada átomo.

Un enlace covalente se forma por la compartición de electrones. El modelo más simple lo constituye la idea de que un átomo formará tantos enlaces covalentes como electrones desapareados posea. Cada electrón desapareado lo emplearía en un enlace con otro átomo que a su vez pondría el suyo propio, quedando así un enlace a través de estos electrones, que pertenecerían simultáneamente a ambos átomos. Al número de electrones desapareados que posee un átomo se le denomina covalencia, y corresponde al número de enlaces covalentes que puede formar.

Cuando no existe suficiente diferencia de electronegatividad entre los átomos como para que exista una transferencia electrónica, se tendrá como resultado la compartición de uno o más pares de electrones entre los átomos, es decir que se forma un enlace covalente, dando lugar a una molécula con energía de atracción débil, constituyendo sustancias con bajos puntos de fusión y ebullición en comparación con las que presentan enlaces iónicos.

El enlace covalente puede ser: simple, doble o triple, según la forma de compartir uno, dos o tres pares de electrones respectivamente. En esta categoría se puede encontrar sustancias como el oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, dióxido de carbono, naftaleno, agua, amoníaco, etc, muchas de las cuales se encuentran a temperatura y presión ordinarias en forma de gases constituidos por moléculas de una gran estabilidad.

Como ejemplo de una molécula con enlace covalente puede considerarse al cloro gaseoso, esta sustancia existe en la naturaleza como molécula diatómica (Cl2 ). Cada átomo de cloro posee en su configuración electrónica externa un electrón libre, por consiguiente al acercarse dos átomos en las mismas condiciones, los electrones son atraídos de manera simultánea por ambos núcleos, lográndose la formación de un enlace por compartición de electrones, es decir un enlace covalente.

PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS COVALENTES

1. Los compuestos con enlaces covalentes existen como gases, líquidos o sólidos con puntos de fusión, por lo general menores que 300 0C.

2. La mayoría son insolubles en disolventes polares, pero solubles en disolventes no polares (compuestos orgánicos) como el hexano (C6H14) o benceno ( C6H6).

3. Los compuestos covalentes líquidos o fundidos no conducen la electricidad.

4. En solución acuosa (disueltos en agua) suelen ser malos conductores de la electricidad porque no contienen partículas con carga.

ENLACES COVALENTES POLARES Y APOLARES

Los enlaces covalentes pueden ser polares o no polares (apolares). Los átomos similares que comparten electrones

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