Enlaces quimicos

ENLACE QUIMICO

En los temas precedentes hemos hablado del átomo, como se distribuyen los electrones en el átomo y sus propiedades periódicas. Esto con la intención de poder entender el enlace que ocurre entre los diversos átomos conocidos. Y es que los átomos son más estables cuando están unidos a otros y tienen menor energía.

Llamamos enlace químico a la unión existente entre dos átomos. Pero debido a que existen átomos con diferentes propiedades, también tenemos diferentes tipos de enlaces que son clasificados dependiendo del mecanismo de unión, estos son: iónico, covalente y metálico.

Dependiendo del tipo de enlace que unan a los átomos, los compuestos formados tendrán diferente propiedades, por ejemplo, los elementos con enlaces iónicos tienen puntos de fusión y ebullición más elevados que los compuestos formados por enlaces covalentes.

Cómo estudiantes de ingeniería en Industrias Forestales, el interés se centra sobre todo en los compuestos con enlaces covalentes que son los que mayormente encontramos en la madera. Sin embargo los definiéremos a todos, para después centrarnos en el enlace covalente.

ENLACE IÓNICO

El término enlace iónico se refiere a fuerzas electrostáticas que existen entre iones con cargas opuestas. Los iones pueden formarse a partir de átomos mediante la transferencia de uno o más electrones de un átomo a otro.

La sustancias iónicas por lo general resultan de la interacción de metales del lado izquierdo de la tabla periódica, con no metales del lado derecho de la tabla (excluyendo a los gases nobles, grupo 8A). Es decir que, generalmente se combinan átomos del grupo 1 y 2 con átomos del grupo 13, 14 y 15.

ENLACE COVALENTE

Un enlace covalente se forma cuando dos átomos comparten uno o más pares de electrones. Los ejemplos más conocidos de enlaces covalentes son los que se aprecian en las interacciones entre elementos no metálicos.

ENLACE METALICO

Los enlaces metálicos se encuentran en los metales como el cobre, hierro y aluminio. Cada átomo de un metal se encuentra unido a varios átomos vecinos. Los electrones de enlace se encuentran relativamente libres para moverse a través de la estructura tridimensional del metal. Los enlaces metálicos dan lugar a propiedades metálicas típicas, como la elevada conductividad eléctrica y el brillo.

ENLACES DE VALENCIA Y SIMBOLOS DE LEWIS

Los electrones involucrados en el enlace químico son los electrones de valencia, los cuales, en casi todos los átomos, son aquellos que se encuentran en la capa ocupada más externa de un átomo, recordemos que si tenemos un átomo de Carbono, con Z = 6, su distribución electrónica es 1s22S22p2 , entonces la capa más externa es n=2 (todos los electrones que estén allí), que en este caso son 4 (dos en s y dos en p)

El químico estadounidense G.N. Lewis (1875-1946) sugirió una forma sencilla de mostrar los electrones de valencia de un átomo y de darles seguimiento durante la formación del enlace, por medio de lo que ahora se conoce como símbolos de electrón-punto de Lewis, o simplemente símbolos de Lewis.

Consiste en escribir el símbolo químico del elemento más un punto para cada electrón de valencia. Para el ejemplo del carbono, su símbolo de Lewis debe mostrar los cuatro electrones de valencia

Los puntos se colocan en los cuatro lados del símbolo atómico: arriba, abajo, izquierda y derecha.

Ahora bien si fuese un átomo con más electrones como el azufre, S Z=16, su distribución sería 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4, sus electrones de valencia serian 6 (dos que están en 3s2 y cuatro en 3p4) .

En la estructura de símbolo, cada lado puede acomodar hasta dos electrones. Los cuatro lados del símbolo son equivalentes, lo que significa que elegir en qué lado acomodar el quinto y el sexto electrón se hace de manera arbitraria.

A continuación, pueden observar cómo se representa el símbolo de Lewis dependiendo del número de electrones de valencia para elementos del periodo 2:

Esto sirve para representar más fácilmente los enlaces.

REGLA DEL OCTETO

Los átomos con frecuencia ganan, pierden o comparten electrones para alcanzar el mismo número de electrones que el gas noble que se encuentra más cerca de ellos en la tabla periódica. Los gases nobles tienen arreglos electrónicos muy estables. Todos los gases nobles (excepto el He) tienen ocho electrones de valencia. Muchos de los átomos que experimentan reacciones también terminan con ocho electrones de valencia cuando estén formando el enlace.

Esta observación dio lugar a un principio conocido como la regla del octeto: los átomos tienden a ganar, perder o compartir electrones hasta que se encuentran rodeados por ocho electrones de valencia. Un octeto de electrones consiste en las subcapas llenas s y p de un átomo.

El hidrogeno lo consideramos una excepción, porque el cuándo se enlaza llega a un máximo de 2 electrones como el He.

En términos de los símbolos de Lewis, un octeto puede visualizarse como cuatro pares de electrones de valencia acomodados alrededor del átomo, como en el símbolo de Lewis para el Ne donde se observa que tiene 8 electrones (octeto) alrededor del símbolo, acomodados de dos en dos. (Existen excepciones a la regla del octeto que las veremos al final del tema). Los gases nobles no son reactivos porque tienen su octeto completo, entonces no necesitan de más electrones.

Entonces cuando los elementos van a formar enlaces, lo que buscan es tener a su alrededor 8 electrones, a excepción del hidrogeno que solo busca dos electrones.

En el siguiente ejemplo veremos cómo se forma un enlace iónico y usaremos estas estructuras y la regla del octeto.

ENLACES IONICOS

Los enlaces iónicos se forman entre iones, es decir átomos cargados. Esta carga como ya vimos anteriormente se forma al ganar o perder electrones. Esto quiere decir que un enlace iónico se forma entre un elemento que pierde electrones y un elemento que es capaz de ganar electrones.

Entre las propiedades periódicas se encuentra la electronegatividad, que se define como la capacidad que tienen los átomos de atraer los electrones hacia sí mismo. La electronegatividad aumenta de izquierda a derecha y de abajo hacia arriba

Por lo tanto los átomos del grupo 1 y 2 son muy poco electronegativos y en cambio los átomos de los grupos 16 y 17 son muy electronegativos. Cuando la diferencia de electronegatividad es muy grande el enlace es del tipo iónico, mientras que si es pequeña es un enlace covalente.

Podemos predecir entonces que el compuesto NaCl es iónico, porque está formado por el sodio muy poco electronegativo y el Cloro muy electronegativo. En cambio, el enlace del CN es covalente porque la diferencia de electronegatividad es poca.

NOTA: El hidrogeno a pesar de estar en el grupo 1, tiene electronegatividad muy similar a los no metales y forma enlaces covalentes.

En base a eso, podemos predecir con solo saber dónde están ubicados los elementos de un enlace si este será iónico o covalente

Digas en los compuestos que se muestran a continuación si son iónicos o covalentes:

NaF, b)HCl, c)Na2O, d) HBr, e)KCl

Ahora que sabemos diferenciar entre un enlace covalente y uno iónico, veamos cómo se forman:

NaCl es iónico, según la definición se forma por transferencia de iones.

Voy a escribir la distribución y simbología de puntos de cada uno

Na Z = 11 1s2 2s2 2p6 3s1 tiene solo un electrón de valencia, es decir, un punto alrededor del símbolo.

Cl Z = 17 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 tiene 7 electrones de valencia

Recordemos que cada uno de ellos busca tener 8 electrones en la capa más externa (octeto) y que entre los dos el Cloro tiene mayor capacidad de atraer a los electrones hacia él. Entonces si el Cloro le arranca el electrón al sodio completa su octeto, por lo que el sodio pierde un electrón y queda cargado positivo y el cloro gana un electrón y queda cargado negativo.

Na+ Cl- como tienen signos opuestos se atraen y forman un compuesto por transferencias de electrones (NaCl)

Pero hemos visto muy claramente que el Cloro completó su octeto al arrancar el electrón al Na. ¿ Y cómo quedó el octeto del Na ?. Pues también quedó completo, porque la distribución del Na+ al que le quedaron 10 electrones, es 1s2 2s2 2p6 y allí se ve que ahora su capa más externa es n=2 y allí hay 8 electrones.

ENLACE COVALENTE

Este enlace es entre elementos de electronegatividad similar, y ninguno tiene la suficiente capacidad de arrancarle un electrón al otro, por lo tanto son obligados a compartir electrones. Ejemplo el H2

H Z=1 1s1 con un solo electrón de valencia y hay otro H exactamente igual 1s1

Entonces el hidrogeno necesita 2 electrones (excepción) en su capa más externa y como tienen la misma electronegatividad están obligados a compartir

H. + H. ( H:H Para indicar que el par de electrones es compartido Se escribe así H-H. Ese guión significa que se están compartiendo los dos electrones entre ambos átomos.

Otro ejemplo es la molécula de Cl2. Como el cloro no es excepción debe completar ocho electrones alrededor de él y lo logra compartiendo

Indicamos el enlace Cl –Cl

Generalmente,

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