El enlace químico.


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El enlace químico es cuando se unen dos o más átomos, ya que los átomos unidos poseen menor energía y mayor estabilidad que estando separados. La energía desprendida durante el proceso se llama energía de enlace y equivale a la energía necesaria para separar los átomos unidos.

Una molécula es la agrupación estable de un número fijo generalmente estable de átomos. Si los átomos son iguales constituyen un elemento y si son distintos constituyen un compuesto.

Un cristal es la agrupación estable de un número variable y muy grande de átomos o iónes sólidos cuyas partículas presentan una ordenación regular en todas las direcciones.

Regla del octeto:En la formación de compuestos, los átomos intercambian electrones hasta adquirir 8 electrones en su última capa o nivel.

Electrones de valencia: Son los que ocupan el nivel más externo en la corteza atómica. Estos electrones explican las valencias iónica o covalente de los elementos.

Hay 3 tipos de enlaces: iónico, covalente y metálico.

ENLACE IÓNICO:

El enlace iónico se origina como consecuencia de las fuerzas electrostáticas que se ejercen entre iones de carga opuesta, formándose con ello un cristal iónico.

Lo forman metales(positivos) y no metales(negativos) que se atraen electricamente(cargas de distinto signo se atraen). Los átomos metálicos ceden electrones a los no metálicos.

Ionic bonding in sodium chloride (NaCl)

Étapas del proceso de formación

  1. Formación de iones.
  2. Atracción eléctrica.
  3. Formación de redes.

Ahora vamos a explicar el proceso de formación del cloruro de sodio (Na Cl):

1.Formación de iones: Los átomos de sodio pierden un electón para formar sodio y lo ceden a átomos de cloro que pasan a iones Cl^-. El esquema del proceso es el siguiente:

2. Atracción eléctrica entre iones de distinto signo:

3. Formación del compuesto: Los iones se colocan tan próximos como sea posible e interaccionan con todos los iones vecinos:


A continuación aparecen otros ejemplos: el dicloruro de calcio y el hidruro de calcio, aunque el proceso no está explicado:

 

PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS IÓNICOS:

  • Sólidos a temperatura ambiente.
  • La dureza de los sólidos iónicos es elevada: Este hecho se debe a la gran intensidad de las fuerzas de atracción electrostática.
  • Los sólidos iónicos son frágiles: Este comportamiento se explica como resultado del desplazamiento de una capa de iones respecto de la otra, de forma que los iones de la misma carga quedan enfrentados y las fuerzas de repulsión separan las dos capas produciendo una línea de fractura.
  • Altos puntos de fusión y ebullición. Esto es debido a que la gran intensidad de las fuerzas electroestáticas entre iones de carga opuesta. De acuerdo con el modelo de interacción entre cargas, la intensidad de las fuerzas electrostáticas depende de la carga de los iones y de la distancia entre ellos. La distancia entre los iones es igual a la suma de los radios iónicos.
  • Solubles en agua. La solubilidad de muchos compuestos iónicos en agua es debida a la atracción de los iones por las moléculas polares del agua, que consiguen separarlos del cristal. Posteriormente, las moléculas de agua rodean a los iones con la orientación adecuada. Este proceso se denomina hidratación. La hidratación de iones es un proceso favorecido desde el punto de vista energético, y en él se desprende energía.
  • No conductores en estado sólido pero si fundidos o disueltos. Esto es debido a que los iones no pueden desplazarse, porque ocupan posiciones fijas en la red. Por el contrario, sí que conducen en estado líquido o en disolucion, porque los iones tienen libertad para desplazarse.

CRISTAL IÓNICO:

Los elementos metálicos se unen con elementos no metálicos, mediante enlaces iónicos, constituyendo cristales iónicos.

COMPUESTOS QUE PRESENTAN ENLACE IÓNICO:

  • Sales binarias: Bromuro de cobre(II), yoduro sódico, sulfuro de aluminio, etc.
  • Óxidos metálicos: Óxido de aluminio, óxido de cobalto (II), dióxido de uranio, etc.
  • Hidruros metálicos: Hidruro de calcio, hidruro de bario, hidruro de cesio. etc.

ENLACE COVALENTE: Compartir electrones:

enlace covalente

El enlace covalente entre dos átomos se origina cuando estos comparten electrones que completan su capa de valencia, cumpliendo asi la regla del octeto.

Se forma entre átomos que comparten uno o más electrones. Cada par de electrones compartido constituye un enlace.

Se representan mediante los diagramas de Lewis, a base de los símbolos de los elementos y puntos o crucecitas rodeándolos, representando los electrónes del último nivel de cada uno de ellos.

Diagrama de Lewis de un átomo: Se representa mediante el símbolo del elemento rodeado por los electrones de la capa de valencia. Los electrones se simbolizan mediante puntos o cruces, y un par de electrones mediante un segmento.

Ejemplo:

Diagrama de lewis de una molécula: Se siguen los siguientes pasos:

1. Escribir el compuesto y dividirlo en fragnentos iónicos. Por ejemplo el Na2SO4 se divide en Na^+ y SO4 ^-2.

2. Sumar los electrones de la capa de valencia de todos los átomos. Se debe considerar al carga de los iones: en un anión se suma la carga al número total de electrones.

3. Situar el átomo menos electronegativo en la posición central.

4.Formar la estrutura uniendo los átomos con segmentos. Cada segmento simboliza un par de electrones y representa un enlace simple. Estos electrones se denominan electrones enlazantes.

5. Distribuir el resto de electrones entre los átomos externos de forma de pares no enlazantes hasta complir el octete. Los electrones restantes se colocan sobre el átomo central como electrones no enlazantes.

Ejemplo: Tetrafluoruro de boro:

Hay varios tipos de enlace covalente:

  • Enlace covalente simple: Cuando dos átomos comparten un par de electrones, se dice que han formado un enlace simple.

Ejemplos:

  • Enlace covalente doble y enlace covalente triple: En algunos casos, para conseguir de un octeto, es preciso la compartición de más de un par de electrones entre dos átomos: si se comparten dos electrones se habla de un enlace doble; si se comparten tres, de un enlace triple.

Ejemplos:

  • Enlace covalente coordinado o dativo: Los dos electrones compartidos por los átomos pueden provenir de uno solo de los mismos. En este caso se habla de enlace covalente coordinado o dativo, y en lugar de un guión se emplea una flecha dirigida hacia el átomo que no aportó ningún electrón.

Ejemplos:

PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS COVALENTES:

  • Alta temperatura de fusión: Se debe a la gran fortaleza de los enlaces covalentes y al gran número de ellos que hay que romper para que el sólido funda. La temperatura de fusión del carbono diamante es de 3550 ºC, y la del dióxido de silicio, de 1610ºC.
  • Fragilidad: Esta se explica por el carácter direccional del enlace covalente: ei la fuerza aplicada es suficientemente grande, los enlaces se rompen y no pueden formarse nuevos enlaces fácilmente.
  • No conductores del calor y de la electricidad: La baja conductividad de estos sólidos, se debe a la poca movilidad de los electrones de valencia localizados en los enlaces covalentes.
  • Isolubilidad La insolubilidad de estos sólidos se explica por la gran intensidad de los enlaces, que impide la separación de los átomos por la acción de moléculas del disolvente.

ESTRUCTURAS DEL DIAMANTE, GRAFITO Y CUARZO:

  • Diamante:

  • Grafito:

  • Cuarzo:

CRISTAL COVALENTE:

En este caso las uniones covalentes se producen en todas las direcciones del espacio, lo que hace que se formen redes cristalinas extraordinariamente estables.

COMPUESTOS QUE PRESENTAN ENLACE COVALENTE:

  • Elementos no metálicos: Oxígeno, ozono, tetrafosfóro, octaazufre …
  • Hidruros no metálicos: Borano, silano, amonicaco, fosfina …

ENLACE METÁLICO:

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Cuando los elementos de la izquierda de la tabla periódica, es decir, metales electropositivos por tendencia a perder los pocos electrones que tienen(en su último nivel) se unen no pueden hacerlo ni mediante enlace iónico porque ningún átomo de ellos tiene tendencia a ganar electrones ni tampoco por covalencia porque faltan electrones para poder compartirlos con los 6 o 8 átomos que rodean a cada uno de ellos.

Una de las respuestas al problema se llama enlace metálico que se produce cuando los iones positivos de un metal comparten una nube de electrones, dicho de otra forma un metal unido a un metal.

El enlace metálico se explica mediante el modelo de gas electrónico que dice lo siguiente:

Un cristal metálico es un entramado de restos positivos(núcleos con todos sus electrones menos los de su último nivel) y por entre ellos están los electrones de último nivel con total livertad de movimiento por entre todos los restos formando una especie de nube o mar o sopa o caldo de electrones que empapa a todo el conjunto.

Este modelo explica las propiedades de los metáles, que son las siguientes:

  • Son sólidos a temperatura ambiente(salvo el Hg que es líquido).
  • Brillo metálico: Se debe a su capacidad de reflexión de la luz, propiedad que tiene que ver con la descolocación y movimiento de los electrones.
  • De altos puntos de fusión y ebullición.
  • Dúctiles y maleables: Ya que las capas de iones pueden deslizarse unas sobre otras sin que cambie la disposición interna de la red.
  • Buenos conductores del calor y de la electricidad: Esto se explica por la gran movilidad de los electrones externos que sirven de vehículo para la carga eléctrica y la energía térmica.
  • Alta densidad (salvo los alcalinos): Esto es debido al empaquetamiento de los átomos en su estructura y también a la alta masa de los mismos en relación con su volumen.
  • Insolubles en agua y en disolventes orgánicos.
  • Reactivos en agua los del grupo 1(1a).
  • Puntos de fusión y ebullición variables: Depende de dos factores: El tamaño de los cationes y el número de electrones que formen la nube, es decir, el número de electrones de valencia.
  • Tenacidad: Tienen gran resistencia a la tracción.

Idea importante:

  • Metal + No metal: Enlace iónico.
  • No metal + No metal: Enlace covalente.
  • Metal + Metal: Enlace metálico


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