Clasificación de los enlaces
químicos
Sabemos que la manera en que los
átomos se enlazan ejerce un efecto profundo sobre las propiedades físicas y
químicas de las sustancias. ¿Qué es un enlace químico? Aunque esta pregunta se
puede responder de diversas formas, el
enlace se define como la fuerza que mantiene juntos a grupos de dos o más
átomos y hace que funcionen como unidad. Por ejemplo en el agua la
unidad fundamental es la molécula H-O-H cuyos átomos se mantienen juntos por
dos enlaces O-H. Se obtiene información acerca de la fuerza del enlace midiendo
la energía necesaria para romperlo, o sea la energía de enlace.
Veremos cómo los átomos interaccionan
entre sí de diversas formas para formar agregados y se considerarán ejemplos
específicos para ilustrar los diversos tipos de enlace. Existen tres tipos
importantes de enlaces que se forman entre los átomos de un compuesto: iónico
(o electoralmente), covalente (polar, no polar y el coordinado) y el enlace
metálico.
Enlace
iónico:
Este enlace
se produce cuando átomos de
elementos metálicos (especialmente
los situados más a la izquierda en la tabla periódica -períodos 1, 2 y 3) se
encuentran con átomos no metálicos (los
elementos situados a la derecha en la tabla periódica -especialmente los
períodos 16 y 17).
En este caso los átomos del metal ceden electrones a los átomos del no metal,
transformándose en iones positivos y
negativos, respectivamente. Al formarse iones de carga opuesta éstos se
atraen por fuerzas eléctricas intensas, quedando fuertemente unidos y dando
lugar a un compuesto iónico. Estas fuerzas eléctricas las llamamos enlaces
iónicos.
Átomo de sodio átomo de cloro
Un enlace iónico o
electrovalente es la unión de átomos que resulta de la
presencia de atracción electrostática entre los iones de distinto signo, es
decir, uno fuertemente electropositivo (baja energía
de ionización)
y otro fuertemente electronegativo (alta afinidad
electrónica).
Eso se da cuando en el enlace, uno de los átomos capta electrones del
otro. Gracias a esto se forma un compuesto químico simple.
Dado que los
elementos implicados tienen elevadas diferencias de electronegatividad, este
enlace suele darse entre un compuesto metálico y uno no metálico. Se produce una
transferencia electrónica total de un átomo a otro formándose iones de diferente signo.
El metal dona uno o más electrones formando iones con carga positiva o cationes con una configuración electrónica estable. Estos
electrones luego ingresan en el no metal, originando un ion
cargado negativamente o anión, que también tiene
configuración electrónica estable. Son estables pues ambos, según la regla del octeto o por la estructura
de Lewis adquieren 8
electrones en su capa más exterior(capa de valencia), aunque esto no es
del todo cierto ya que contamos con varias excepciones, la del Hidrógeno (H)
que se llega al octeto con 2 electrones, el berilio (Be) con 4 ,el aluminio
(Al) y el Boro (B) que se rodean de seis. La atracción electrostática entre los
iones de carga opuesta causa que se unan y formen un compuesto.
Los compuestos
iónicos forman redes cristalinas constituidas
por iones de carga opuesta, unidos por fuerzas electrostáticas. Este tipo de
atracción determina las propiedades observadas. Si la atracción electrostática
es fuerte, se forman sólidos cristalinos de elevado punto de fusión e insolubles en agua; si la atracción es menor, como en el
caso del NaCl, el punto de fusión
también es menor y, en general, son solubles en agua e insolubles en líquidos apolares como el benceno.
El sodio y el cloro uniéndose iónicamente para
formar cloruro de sodio.
Enlace
covalente:
Los enlaces covalentes son la fuerza que
mantienen unidos entre si los átomos no
metálicos (los elementos situados a la derecha en la tabla periódica
-C, O, F, Cl…….) . Estos
átomos tienen muchos electrones en su nivel mas extremo (electrones de
valencia) y tienen tendencia a ganar electrones mas que a cederlos, para
adquirir la estabilidad de la estructura electrónica de gas noble. Por lo
tanto, los átomos no metálicos no pueden cederse electrones entre si para formar iones de
signo opuesto. En este caso el enlace se forma al compartir un par de
electrones entre los dos átomos, uno procedente de cada átomo. El par de
electrones compartido es común a los dos átomos y los mantiene unidos, de
manera que ambos adquieren la estructura electrónica de gas noble. Se forman
así habitualmente molécula: pequeños grupos de átomos unidos entre sí por
enlaces covalentes.
Átomo de cloro
Enlaces Covalentes
Los enlaces covalentes se definen como la unión que se
produce entre 2 átomos por la compartición de 2 o más electrones de su capa
externa, con objeto de formar una molécula estable.
Un ejemplo claro es la molécula de Cloro, el cloro en
estado natural se presenta como una molécula formada por 2 átomos de cloro,
dichos átomos de cloro se encuentran unidos mediante un enlace covalente
producido por la compartición de 2 electrones.
Durante este proceso 2 átomos se han unido para formar
una molécula, obviando la teoría de los orbitales moleculares enlazantes /
antienlazantes y con objeto de explicarlo de una manera sencilla, podemos decir
que 2 orbitales atómicos (Cl + Cl) se unen para formar un nuevo orbital
molecular (Cl2).
Los orbitales se definen como las regiones de los
átomos o moléculas donde se encuentran los electrones.
Dentro de los enlaces covalentes nos encontramos con 2
tipos de enlaces covalentes que se pueden originar:
- Enlace covalente polar
- Enlace covalente apolar
Enlace covalente polar
Enlace covalente polar – Se origina cuando uno de los
átomos dispone de mayor fuerza de atracción de los electrones hacia su núcleo,
como resultado se origina una molécula con parte negativa y otra parte positiva
(dipolo).
Los enlaces covalentes polares siempre se producen
cuando el enlace se realiza entre 2 átomos diferentes.
El grado de polaridad de la molécula resultante del
enlace covalente, depende de la fuerza o atracción que atrae los electrones
hacia un átomo, este concepto es definido mediante la electronegatividad.
Enlace covalente apolar
Enlace covalente apolar - Se produce cuando ambos
átomos disponen de la misma fuerza de atracción de los electrones hacia su
mismo núcleo.
Los enlaces covalentes apolares siempre se producen
cuando el enlace se realiza entre 2 átomos iguales o con el mismo grado de
electronegatividad.
El concepto de molécula o material polar o apolar es
de suma importancia para el estudio de los adhesivos, por lo general aquellas
superficies que dispongan de moléculas o materiales polares serán buenas para
realizar un pegado o adhesivado.
Enlace
metálico
Para explicar las propiedades características de los
metales (su alta conductividad eléctrica y térmica, ductilidad y
maleabilidad,...) se ha elaborado un modelo de enlace metálico conocido como
modelo de la nube o del mar de electrones:
Los
átomos de los metales tienen pocos electrones en su última capa, por lo general
1, 2 ó 3. Éstos átomos pierden fácilmente esos electrones (electrones de
valencia) y se convierten en iones positivos, por ejemplo Na+, Cu2+, Mg2+. Los
iones positivos resultantes se ordenan en el espacio formando la red metálica.
Los electrones de valencia desprendidos de los átomos forman una nube de
electrones que puede desplazarse a través de toda la red. De este modo todo el
conjunto de los iones positivos del metal queda unido mediante la nube de
electrones con carga negativa que los envuelve.
Un enlace metálico es un enlace químico que mantiene unidos
los átomos (unión entre núcleos atómicos y los electrones de valencia, que se juntan alrededor de éstos
como una nube) de los metales entre sí.
Estos átomos se agrupan de forma muy
cercana unos a otros, lo que produce estructuras muy compactas. Se trata de que adquieren estructuras tales como: la
típica de empaquetamiento compacto de esferas (hexagonal compacta), cúbica centrada en las
caras o la cúbica centrada en el cuerpo.
En este tipo de estructura cada
átomo metálico está dividido por otros doce átomos (seis en el mismo plano,
tres por encima y tres por debajo). Además, debido a la baja electronegatividad que poseen los metales, los
electrones de valencia son extraídos de sus orbitales. Este enlace sólo puede estar en sustancias en estado sólido.
Los metales poseen algunas
propiedades características que los diferencian de los demás materiales. Suelen
ser sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio, y tienen un punto de fusión alto.
El enlace metálico es característico
de los elementos metálicos. Es un enlace fuerte, primario, que se forma entre
elementos de la misma especie. Al estar los átomos tan cercanos unos de otros,
interaccionan sus núcleos junto con sus nubes electrónicas, empaquetándose en
las tres dimensiones, por lo que quedan los núcleos rodeados de tales nubes.
Estos electrones libres son los responsables de que los metales presenten una
elevada conductividad eléctrica y térmica, ya que estos se pueden mover con
facilidad si se ponen en contacto con una fuente eléctrica. Los metales
generalmente presentan brillo y son maleables. Los elementos con un enlace metálico están
compartiendo un gran número de electrones de valencia, formando un mar de
electrones rodeando un enrejado gigante de cationes. Muchos de los metales tienen puntos de fusión más
altos que otros elementos no metálicos, por lo que se puede inferir que hay
enlaces más fuertes entre los distintos átomos que los componen. La vinculación
metálica es no polar, apenas hay diferencia de electronegatividad entre los átomos que
participan en la interacción de la vinculación (en los metales, elementales
puros) o muy poca (en las aleaciones), y los electrones implicados en lo que
constituye la interacción a través de la estructura cristalina del metal. El
enlace metálico explica muchas características físicas de metales, tales
como maleabilidad, ductilidad, buenos en la conducción de calor y electricidad, y con brillo o lustre (devuelven
la mayor parte de la energía lumínica que reciben).
La vinculación metálica es la
atracción electrostática entre los átomos del metal o cationes y los electrones
des localizados. Esta es la razón por la cual se puede explicar un
deslizamiento de capas, dando por resultado su característica maleabilidad y ductilidad.
Los átomos del metal tienen por lo
menos un electrón de valencia, no comparten estos electrones con
los átomos vecinos, ni pierden electrones para formar los iones. En lugar los
niveles de energía externos de los átomos del metal se traslapan. Son como
enlaces covalentes identificados.
Enlace
metálico en el Cobre
Enlace metálico del cloro
.