Enlace químico.
Se
define como la fuerza de unión que existe entre dos átomos, cualquiera que sea
su naturaleza, debido a la transferencia total o parcial de electrones para
adquirir ambos la configuración electrónica estable correspondiente a los gases
inerte; es decir, el enlace es el proceso por el cual se unen átomos iguales o
diferentes para adquirir la configuración electrónica estable de los gases
inertes y formar moléculas estables.
Enlace
iónico:
El
enlace iónico: fuerza electrostática que mantiene unidos a los iones en un
compuesto iónico.
Características
del enlace iónico.
Se
rompe con facilidad obteniéndose los iones que lo forman, generalmente basta
disolver la sustancia.
Las
substancias con enlaces iónicos son solubles en solventes polares.
Formación
de los compuestos iónicos.
Resulta
de las interacciones electrostáticas entre iones, que a menudo resulta de la
transferencia neta de uno o más electrones de un átomo o grupo de átomos a
otro, es decir, es la atracción de iones con carga opuesta (cationes y aniones)
en grandes números para formar un sólido. Ejemplo: un átomo de sodio (Na)
fácilmente puede perder un electrón para formar el catión sodio, que se
representa como Na+, un átomo de cloro puede ganar un electrón para formar el
ion cloruro Cl -, Se dice que el cloruro de sodio (Na Cl),
la sal común de mesa es un compuesto iónico porque está formado por cationes y
aniones. El Na+ es el catión y el Cl – es el anión.
Na Cl
Enlace covalente:
enlace en el que dos átomos comparten dos
electrones.
Características
del enlace covalente.
Es
muy fuerte y se rompe con dificultad.
Si
la diferencia de electronegatividades entre los 2 átomos es marcada, tenemos un
enlace polar y se favorecerá la solubilidad de la sustancia en solventes
polares. Ejemplo: un enlace O-H
Si
la diferencia de electronegatividades es poca, tenemos un enlace no polar y se
favorecerá la solubilidad de la sustancia en solventes no polares. Ejemplo: un
enlace C-H o C-C
Tipos
de enlaces covalentes. Los átomos pueden formar distintos enlaces covalentes:
En un enlace sencillo, dos átomos se unen por medio de un par de electrones. En
muchos compuestos se formar enlaces múltiples, es decir, enlaces formados
cuando dos átomos comparten dos o más pares de electrones. Si dos átomos
comparten dos pares de electrones, el enlace covalente se denomina enlace
doble. Un triple enlace surge cuando dos átomos comparten tres pares de
electrones.
Formación
de los enlaces covalentes. Se forma cuando dos átomos comparten uno o más pares
de electrones. Este tipo de enlace ocurre cuando la diferencia de
electronegatividades entre los elementos (átomos) es cero o relativamente
pequeña.
El
enlace covalente se representa con una línea recta que une a los 2 átomos, por
ejemplo:
O-H
Veamos
un caso simple de enlace covalente, la reacción de dos átomos de hidrógeno para
formar una molécula H2. Un átomo aislado de hidrógeno tiene la configuración
electrónica del estado fundamental 1s1, con la densidad de probabilidad para
este único electrón esféricamente distribuida en torno al núcleo del hidrógeno.
Cuando
dos átomos de hidrógeno se acercan uno a otro, el electrón de cada átomo de
hidrógeno es atraído por el núcleo del otro átomo de hidrógeno tanto por su
propio núcleo.
Si
estos dos electrones tienen espines opuestos de forma que pueden ocupar la
misma región (orbital), ambos electrones pueden ocupar preferencialmente la
región entre los dos núcleos. Porque son atraídos por ambos núcleos.
Los
electrones son compartidos entre los dos átomos de hidrógeno, y se forma un enlace
covalente simple. Decimos que los orbítales 1s se solapan, así que ambos
electrones ahora están en los orbítales de los dos átomos de hidrógeno.
Mientras más se aproximan los átomos, más cierto es esto. En este sentido, cada
átomo de hidrógeno ahora tiene la configuración del helio 1s2.
Otros
pares de átomos no metálicos comparten pares electrónicos para formar enlaces
covalentes. El resultado de esta compartición es que cada átomo consigue una
configuración electrónica más estable (frecuentemente la misma que la del gas
noble más próximo).
Enlaces
covalentes polares y no polares:
Los
enlaces covalentes pueden ser polares y no polares. En un enlace no polar tal
como el de la molécula de hidrógeno, H2, el par electrónico es igualmente
compartido entre los dos núcleos de hidrógeno. Ambos átomos de hidrógeno tienen
la misma electronegatividad (tendencia de un átomo a atraer los electrones
hacia sí en un enlace químico), es decir que los electrones compartidos están
igualmente atraídos por ambos núcleos de hidrógeno y por tanto pasan iguales
tiempos cerca de cada núcleo. En este enlace covalente no polar, la densidad
electrónica es simétrica con respecto a un plano perpendicular a la línea entre
los dos núcleos. Esto es cierto para todas las moléculas diatómicas
homonucleares, tales como H2, O2, N2, F2 Y Cl2, porque los dos átomos idénticos
tienen electronegatividades idénticas. Por lo que podemos decir: los enlaces
covalentes en todas las moléculas diatómicas homonucleares deben ser no
polares.
Un
enlace covalente polar, tal como el fluoruro de hidrógeno los pares
electrónicos están compartidos desigualmente. El enlace H-F tiene algún grado
de polaridad ya que H y F no son átomos idénticos y por lo tanto no atraen
igualmente a los electrones. La electronegatividad del hidrógeno es 2,1 y la
del fluor es de 4,0, claramente el átomo F con su mayor electronegatividad,
atrae el par electrónico compartido mucho más fuertemente que H. La
distribución asimétrica de la densidad electrónica está distorsionada en la dirección
del átomo más electronegativo F. Este pequeño desplazamiento de densidad
electrónica deja a H algo positivo. El HF se considera una molécula diatómica
heteronuclear, ya que contiene dos clases de átomo.
se define como el producto de la carga Q y la distancia
r entre las cargas:,mMomentos
bipolares. La polaridad de una molécula la indicamos por su momento dipolar,
que mide la separación de cargas en la molécula. El momento dipolar,
Q
x r = m
siempre es positiva. Los momentos dipolo
generalmente se expresan en unidades Debye (D), así denominadas en honor de
Peter Debye. El factor de conversión es:mPara
mantener la neutralidad eléctrica, las cargas en ambos extremos de una molécula
diatómica eléctricamente neutra deben ser iguales en magnitud y de signo
opuesto. Sin embargo en la ecuación Q se refiere solo a la magnitud de la carga
y no a su signo, por lo que
1
D = 3,33 x 10–30 C m
(Donde
C es Coulomb y m es metro)
Un
momento dipolar se mide colocando una muestra de la sustancia entre dos placas
y aplicando un voltaje. Esto produce un pequeño desplazamiento de la densidad
electrónica de cualquier molécula, así que el voltaje aplicado disminuye
ligeramente. Sin embargo las moléculas diatómicas que contienen enlaces
polares, tales como HF, HCl, y CO, tienden a orientarse en el campo eléctrico.
Esto hace que el voltaje medido entre las placas disminuya más marcadamente
para estas sustancias, y así decimos que estas moléculas son polares. Moléculas
tales como F2 o N2 no se reorientan, así que el cambio de voltaje entre las
placas es ligero; decimos que estas moléculas son no polares. Generalmente,
cuando las diferencias de electronegatividades en las moléculas diatómicas
aumentan, los momentos dipolares medidos aumentan.
Los
momentos dipolares asociados con enlaces individuales sólo pueden medirse en
moléculas diatómicas simples. Más que pares seleccionados de átomos, lo que se
sujeta a medición son moléculas enteras. Los valores medidos de momentos
dipolares reflejan las polaridades globales de las moléculas. Para las
moléculas poliatómica son el resultado de todos los dipolos de enlace de las
moléculas.
El
momento dipolo de una molécula formada por tres o mas átomos está determinado
tanto por la polaridad de sus enlaces como por su geometría. La presencia de enlaces
polares no necesariamente significa que la molécula presente un momento dipolo.
Por ejemplo el dióxido de carbono (CO2)
es una molécula triatómica, por lo que su geometría puede ser lineal o angular.
Cuando la molécula es lineal; no tiene momento dipolo y, cuando la molécula es
angular; tiene un momento dipolo. En este caso, el momento dipolo de la
molécula completa es la resultante de los dos momentos de enlace, es decir, de
los momentos dipolos individuales de los enlaces C = O. el momento de enlace es
una cantidad vectorial, lo que significa que tiene tanto magnitud como
dirección. El momento dipolo medido es igual a la suma vectorial de los
momentos de enlaces.