Fuerzas De Enlace Interatomico

Fuerzas de enlace y tipos de enlaces

Fuerzas interatómicas

Son las fuerzas que permiten que dos o más átomos se encuentren unidos.

Muchas de las propiedades de los materiales se relacionan con las fuerzas interatómicas. Estas fuerzas son de dos tipos: atractivas y repulsivas. La magnitud de estas fuerzas varía en función de la distancia interatómica.

Debido a la existencia de carga positiva (núcleo) y carga negativa (corteza) en el átomo, cuando éstos se acercan para formar un enlace aparecen fuerzas atractivas y repulsivas:

Las fuerzas atractivas se producen entre el núcleo (+) de cada átomo y la corteza (-) del otro.

Las fuerzas de repulsión aparecen, por la repulsión entre los núcleos (+) y entre las cortezas electrónicas (-).

El origen de la fuerza atractiva FA depende del tipo de enlace que existe entre los dos átomos y varía en función de la distancia interatómica.

Por otra parte, también se presenta una fuerza repulsiva Fr entre los niveles energéticos externos de cada átomo.

La fuerza resultante de ambas FN es igual a la suma de ambas

FN = FA +FR

Cuando esta suma es igual a cero, entonces se dice que se ha alcanzado el equilibrio. En este momento los centros de ambos átomos se encuentran separados por una distancia llamada distancia de equilibrio llamada do.

Para muchos átomos es de aproximadamente 3 Angstroms (0.3 nm). Una vez que los átomos alcanzan esta posición, los átomos contrarrestarán cualquier intento de alejarse o aproximarse mediante fuerzas de atracción o repulsión.

FN = FA +FR

Formación de una molécula

Al formarse una molécula, en un principio las fuerzas atractivas entre los núcleos de los átomos aumentan, de manera que la energía potencial del sistema disminuye; pero llega un momento en el que también empiezan a cobrar importancia las fuerzas de repulsión. Cuando se equilibran las fuerzas de repulsión y las fuerzas atractivas, se producirá un mínimo en la energía potencial del sistema y se formará el enlace. En este momento los átomos se encuentran a una distancia denominada distancia de enlace. Si aumentamos esta distancia de enlace habrá fuerzas de atracción entre los núcleos de los átomos y si se reduce fuerzas de repulsión.

Por tanto, un enlace se puede describir en función de los cambios de energía cuando dos átomos se aproximan. Se formará un enlace si, a determinada distancia interatómica (distancia de enlace), existe un mínimo de energía potencial del sistema de los dos átomos. La formación de un enlace se puede representar con la curva de Morse:

Donde E es la energía potencial del sistema y d la distancia entre los átomos, mientras que do es la distancia de enlace. Eo es la energía minima necesaria para separar estos dos átomos hasta una distancia infinita.

Estos mismos enlaces son los que se rompen y forman durante las reacciones químicas, desprendiendo (reacciones exotérmicas) o absorbiendo (reacciones endotérmicas) calor y permitiendo la reorganización de los átomos y produciendo nuevas sustancias.

Estructuras que originan los enlaces.

Los enlaces originan dos tipos de estructuras:

Moléculas: son agrupaciones de átomos de composición invariable formadas por un número invariable de átomos con unas posiciones concretas pero no ordenadas. Por ejemplo una molécula de agua va a tener siempre 2 átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

Cristales: Son agrupaciones de átomos formadas por un número indeterminado de partículas las cuales se encuentran ordenadas. Por ejemplo en un cristal de cobre puede haber trillones de átomos de cobre.

Las sustancias sólidas se caracterizan por poseer valores elevados de energía de enlace mientras que para los gases esta energía suele tener un valor bajo.

Enlaces atómicos primarios

Este tipo de enlaces desarrollan grandes fuerzas intraatómicas y se dividen en tres tipos: enlace iónico, enlace covalente y enlace metálico.

Enlaces atómicos secundarios y moleculares

Enlaces de dipolo permanente y enlaces de dipolo oscilante.

Enlace iónico.

En un enlace iónico se unen un metal y un no metal; entre los cuales hay gran diferencia de electronegatividad. En un enlace iónico, basándose en la regla del octeto hay una transferencia de electrones y posteriormente una atracción electrostática.

Aspectos geométricos.

Todos los compuestos iónicos son, en condiciones ambiente, sólidos cristalinos; los compuestos iónicos forman redes cristalinas, en las cuales los cationes y aniones no forman parejas, sino que cada ión de un signo está rodeado por iones del signo contrario. Cada cristal iónico se forma por la sucesiva agregación de iones.

En este tipo de enlace se produce una fuerza de atracción electrostática entre ambos regida por la ley de Coulomb la cual los mantendrá unidos

Ley de Coulomb

F = fuerza de atracción entre 2 partículas.

K = Constante de Coulomb (9*109 N m2 C-2).

Q+ = Carga positiva en Coulombs

Q- = carga negativa en Coulombs

d = distancia que hay entre dos partículas en mts

Además

Siendo ε la constante dieléctrica del medio; la cual aumenta o disminuye según el medio.

La fuerza de repulsión entre dos electrones en un enlace iónico puede ser

Calculada de la siguiente manera.

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