El enlace químico

El enlace químico es la unión de los átomos de los elementos químicos. La teoría actual del enlace químico es plenamente aceptada, pues sus predicciones teóricas sobre las propiedades de los compuestos concuerdan plenamente con los valores de sus propiedades obtenidos experimentalmente. Existen tres tipos de enlace límite: el enlace iónico, el enlace covalente y el enlace metálico. En muchas sustancias químicas existe un tipo de enlace intermedio entre los tipos ideales indicados.

Enlace iónico

Tiene lugar entre elementos químicos con acusada diferencia de electronegatividades. El elemento más electronegativo capta electrones del elemento menos electronegativo. Ambos átomos adquieren una carga eléctrica de signo contrario (iones) y la fuerza de enlace es una fuerza electrostática o fuerza de Coulomb.

En las sustancias iónicas no existen moléculas, sino que se forman redes cristalinas y por ello su fórmula expresa la relación entre los iones que forman la red.

Existen diversos tipos de redes iónicas:
– Redes de formula CA (aniones y cationes de la misma carga). Existen tres clases:

Redes de fórmula CA

Redes de fórmula CA


– Tipo cloruro de sodio (Na Cl) Octaédrica. Indice de coordinación 6.
– Tipo cloruro de cesio (Cs Cl) Cúbica. Indice de coordinación 8.
– Tipo blenda (Zn S). Indice de coordinación 4.

* Redes de fórmula C2A ó CA2 (uno de los iones tiene doble carga que el otro).
Existen dos clases:
– Tipo fluorita (Ca F2) índice de coordinación 8:4.
– Tipo rutilo (Ti O2) índice de coordinación 6:3.

Energía reticular

Es la que se desprende cuando un mol de iones se aproxima desde una distancia infinita hasta su posición en el cristal. Se representa por U. La energía reticular puede calcularse con la ayuda de un proceso denominado ciclo de Born-Haber o proceso seguido en la formación de la red iónica a partir de los elementos iniciales en su estado natural. Veamos el ciclo de Born-Haber para el cloruro de sodio:
El cloro gas (Cl2) necesita una energía para romper el enlace y formar átomos de cloro (Cl). El átomo de cloro desprende una energía (afinidad electrónica) al pasar a ión cloro. Por otra parte, el sodio (sólido) absorbe una energía S o energía de sublimación, para pasar al estado gaseoso. Posteriormente es necesario comunicar la energía de ionización para transformarse en ión sodio. La energía liberada en la formación posterior de la red es el valor de la energía reticular. El ciclo Born-Haber se puede representar:

Ciclo born-haber

Ciclo born-haber

donde U es la energía total de enlace.
Se cumple que,

demostración born-haber

En general, el valor de la energía reticular es directamente proporcional a las cargas de los iones e inversamente proporcional a los radios de los mismos.

Propiedades de los compuestos iónicos

Todas ellas son consecuencia del alto valor de su energía reticular: son duros y estables; poseen elevados puntos de fusión y de ebullición; son solubles en líquidos polares, como el agua, y, tanto fundidos como en disolución, son conductores de la corriente eléctrica.

Enlace covalente. Teoría de Lewis

El enlace o unión covalente se realiza entre átomos de igual o parecida electronegatividad. De acuerdo con la teoría de Lewis, el enlace covalente se realiza por compartición de electrones por los átomos. El criterio de comparticion de electrones se realiza de acuerdo con la regla del octete, según la cual los átomos tienden a tener ocho electrones en su nivel energético de valencia.

La compartición de un par de electrones produce un enlace covalente sencillo. Este enlace se representa con un guión. Así, la molécula de Cl2 está formada por la unión de dos átomos de cloro, mediante un enlace covalente sencillo, con siete electrones en su nivel de valencia, según el esquema:

Enlace covalente sencillo

Enlace covalente sencillo

La compartición de dos pares de electrones produce un enlace covalente doble. Este enlace se representa con un doble guión. Por ejemplo, la molécula de oxígeno está formada por la unión de dos átomos de oxígeno, mediante un enlace covalente doble, con seis electrones en su nivel de valencia, según el esquema:

Enlace covalente doble

Enlace covalente doble

La compartición de tres pares de electrones produce un enlace covalente triple. Este enlace se representa con un triple guión. Por ejemplo, la molécula de nitrógeno está formada por la unión de dos átomos de nitrógeno (con cinco electrones en su nivel de valencia) mediante un enlace covalente triple, según el esquema:

Enlace covalente triple.

Enlace covalente triple.

Los ejemplos de enlaces covalentes propuestos se denominan covalentes normales, pues los átomos que se unen contribuyen por igual al enlace. Enlace covalente dativo es aquel en que uno de los átomos contribuye con mayor número de electrones que el otro.

Teoría de orbitales moleculares

La teoría del enlace covalente de Lewis no explica muchas de las propiedades observadas en los compuestos covalentes, tales como la dirección de los enlaces, geometría de las moléculas, etcétera.

La teoría desarrollada de acuerdo con la mecánica ondulatoria estableció la formación de orbitales moleculares pertenecientes a la molécula en su conjunto.

Moléculas polares y apolares

Cuando la nube electrónica producida en un orbital molecular de enlace está uniformemente distribuida entre los núcleos unidos, la molécula formada es apolar.

Moléculas polares y apolares.

Moléculas polares y apolares.

Sin embargo, cuando los átomos que se unen tienen una electronegatividad diferente, dicha nube no está uniformemente distribuida, sino que presenta una distribución electrónica asimétrica, dando lugar a moléculas que presentan cierto grado de polaridad eléctrica (moléculas polares).

Fuerzas de Van der Waals

Las moléculas de los compuestos covalentes se encuentran sometidas a unas débiles fuerzas de unión, denominadas fuerzas de Van der Waals o fuerzas intermoleculares. Si las moléculas son polares, estas fuerzas son más intensas.

Puente de Hidrógeno

En moléculas polares que contienen hidrógeno es frecuente la existencia de una fuerza electrostática intensa entre las moléculas del compuesto a través del hidrógeno, con carga parcialmente positiva. Este tipo de unión se denomina enlace por puente de hidrógeno. Por ejemplo, las moléculas del agua son polares, con carga negativa en su oxígeno y positiva en su hidrógeno. Ello hace que exista una fuerza de unión entre moléculas de agua a través de sus hidrógenos, como muestra el esquema

Puente de hidrógeno

Puente de hidrógeno

Enlace metálico

Los metales son elementos químicos que tienen hasta un máximo de tres electrones en su último nivel, con respecto a la configuración estable de un gas noble.

Por ello el enlace metálico consiste en la unión de restos atómicos positivos, unidos por los electrones de valencia, que presentan una gran movilidad entre dichos iones, formando lo que se denomina gas electrónico. Estos electrones libres son los responsables de las propiedades conductoras de la electricidad y el calor, por parte de los metales.

propiedades conductoras 1

La distribución de los átomos en el espacio forma una red espacial denominada red metálica. Puede ser de tres tipos:
– Hexagonal compacta: cada átomo está en contacto con 12 átomos.
propiedades conductoras 2
– Cúbica centrada: cada átomo se encuentra en contacto con otros doce átomos.
propiedades conductoras 3
– Cúbica centrada en el cuerpo: cada átomo se encuentra en contacto con ocho átomos.

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