La naturaleza del enlace quimico

República Bolivariana de Venezuela[pic 1][pic 2]

Ministerio del Poder Popular para la Educación

Unidad Educativa Nacional “Dr. Jesús Semprum”

Cabimas – Edo. Zulia

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Realizado por:

Nelsy Pérez.

Enyerlin Sánchez.

Niuskarlis González.

Gilberto García.

José Aguilar.

Henry Acosta.

Año/Sección:

5° “A”

Cabimas, febrero de 2016.

Enlaces químicos

La fuerza que mantiene unidos a los átomos y que es de naturaleza electrostática se llama enlace químico. Un enlace químico es la interacción física responsable de las interacciones entre átomos, moléculas e iones, que tiene una estabilidad en los compuestos diatómicos y poliatómicos.

Se establece un enlace químico entre dos átomos o grupos de átomos cuando las fuerzas que actúan entre ellos son de índole tal que conducen a la formación de un agregado con suficiente estabilidad. En general, el enlace químico fuerte está asociado en la transferencia de electrones entre los átomos participantes. Las moléculas, cristales, y gases diatómicos (que forman la mayor parte del ambiente físico que nos rodea) está unido por enlaces químicos, que determinan las propiedades físicas y químicas de la materia.

Compuesto orgánico

Compuesto orgánico o molécula orgánica es un compuesto químico más conocido como micro-molécula o estitula que contiene carbono, formando enlaces carbono-carbono y carbono-hidrógeno. En muchos casos contienen oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo, boro, halógenos y otros elementos menos frecuentes en su estado natural. Estos compuestos se denominan moléculas orgánicas. Algunos compuestos del carbono, carburos, los carbonatos y los óxidos de carbono, no son moléculas orgánicas.

La línea que divide las moléculas orgánicas de las inorgánicas ha originado polémicas e históricamente ha sido arbitraria, pero generalmente, los compuestos orgánicos tienen carbono con enlaces de hidrógeno, y los compuestos inorgánicos, no. Así el ácido carbónico es inorgánico, mientras que el ácido fórmico, el primer ácido carboxilico, es orgánico. El anhídrido carbónico y el monóxido de carbono, son compuestos inorgánicos. Por lo tanto, todas las moléculas orgánicas contienen carbono, pero no todas las moléculas que contienen carbono son moléculas orgánicas.

Los compuestos orgánicos pueden dividirse de manera muy general en:

• Compuestos alifáticos
• Compuestos aromáticos
• Compuestos heterocíclicos
• Compuestos organometálicos
• Polímeros

LA NATURALEZA DEL ENLACE QUÍMICO EN LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS

Cuando los átomos forman moléculas o compuestos lo hacen mediante la unión de electrones generando un enlace químico. Para que los electrones se unan y formen un enlace deben ocupar el mismo orbital. Esto ocurre cuando ambos electrones poseen momentos magnéticos opuestos, de modo que existe una fuerza de atracción magnética. Además, los núcleos (positivos) de los átomos así enlazados ejercen una fuerza de atracción electrostática sobre los electrones (negativos) involucrados en el enlace.
Ahora bien, los electrones que participan en la formación de un enlace químico no siempre se distribuyen del mismo modo entre los átomos unidos. La distribución de los electrones entre los átomos depende de la electronegatividad de cada uno de elementos enlazados.

Como sabemos la complejidad y la variabilidad de las moléculas de los compuestos orgánicos se basa en la capacidad del átomo de carbono para combinarse consigo mismo para formar cadenas carbonadas que pueden ser lineales, ramificada, cíclica o en forma de jaula y a las que se unen otros elementos fundamentalmente hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo y algunos metaloides y metales.

Los enlaces existentes entre el carbón tanto consigo mismo como con los demás elementos se realizan a través de enlaces covalentes, teniendo algunas excepciones.

Según la teoría de Lewis acerca del enlace químico, los átomos tiene una tendencia a completar su último nivel energético alcanzando la similitud de un gas noble lo que les confiere gran estabilidad pues completan el octeto. El H, por tener electrones sólo en el orbital 1s, tiende a completar un par electrones.

La explicación de la facilidad del átomo de C para formar enlaces covalentes puede hallarse en el examen de su estructura electrónica que es la siguiente:

1S2 2S2 2px1 2py1 2pz0

Los orbitales se representan por círculos y están situados en orden creciente de energía. Los electrones se representan flechas dentro de los círculos. Cuando en un orbital hay dos electrones, estos deben estar apareados, es decir, deben tener espines opuestos. Esto se representa por

En el caso de los orbitales p, a partir del segundo nivel, en cada uno hay tres que se orientan según los ejes cartesianos en las 3 direcciones del espacio. Por ello se las letras px, py y pz. El número que precede a cada orbital representa la capa que pertenecen.

La distribución de los seis electrones que desee el átomo de carbono, según la estructura mencionada, forma lo que se llama estado electrónico fundamental del carbono.

Según esta estructura será lógico que al combinarse con el hidrógeno formara el compuesto CH2, combinando cada orbital p que posee un electrón, con un orbital s del hidrógeno. Está compuesto recibe el nombre de carbono.

El hecho de que el carbono se una con cuatro átomos de hidrógeno para formar el metano recibe su explicación en que cuando se va a combinar su estructura electrónica cambia de un estado fundamental a un estado de excitación. En dicho estado uno de los electrones apareados del orbital 2S ha pasado al orbital 2 pz que estaba vacío. La estructura electrónica ahora es:

1S2 2S4 2px1 2py1 2pz1

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Obsérvese que ahora el carbono tiene en su segunda capa 4 orbitales con un electrón cada uno, disponibles para formar enlaces covalentes.

Según la reacción:

CH2 + 2H CH4

Geometría de los enlaces de carbono:

Una vez aclarada la tetravalencia del carbono se observó que la estructura geométrica del metano es la de un tetraedro, en el cual el carbono es el centro y los hidrógenos son los vértices y que los enlaces H-C-H forman un ángulo de 109.5°. la explicación de esta forma tetraédrica de la molécula está en el hecho esta en el hecho de que los orbitales de la última capa electrónica del C sufren un cambio para llevar acabo para formar un enlace. El orbital s tiene forma esférica y que los 3 orbitales p tienen forma de pera con un doble lóbulo y que están orientados perpendicularmente entre sí.

Según las teorías de la mecánica cuántica, está permitido que n orbital de una capa electrónica puedan combinarse linealmente dando n orbitales híbridos, totalmente equivalentes entre sí.

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La hibridación de los orbitales no cambia la energía total del sistema si la capa está totalmente vacía de electrones, llena o con un electrón en cada orbital.

Para formar compuestos como el metano y sus derivados sustituidos el orbital 2S y los 3 orbitales 2p del C se combinan linealmente dado 4 orbitales híbridos equivalentes que se denominan sp3 (¼ de carácter s y ¾ de carácter p). Tienen una forma parecida a los orbitales p, pero con uno de los lóbulos mucho mayor que el otro, por concentrar toda la intensidad electrónica.

Los cuatro orbitales sp3 presentan una localización electrónica en una dirección bien determinada y concreta en el espacio (la del lóbulo mayor). Parten del átomo de carbono según la dirección de los vértices de un tetraedro regular, por lo tanto es un orbital direccional, que tiene dirección fija en el espacio.

La formación de estos híbridos se justifica por que permiten la formación de enlaces covalentes más fuertes y por tanto más estables, debido a que la intensidad electrónica se concentra en un mismo lugar en el espacio los enlaces pueden superponerse de forma más eficaz.

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