Materiales y enlaces

Química. Fuerza. Átomos. Electronegatividad. Iónico. Covalente. Metálico. Van der Wals. Puentes de hidrógeno

  • Enviado por: Alberto Bayo Moya
  • Idioma: castellano
  • País: España España
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El enlace químico es la fuerza que existe entre dos o más átomos y que permite que estén unidos. Esto se produce debido a la interacción que experimentan electrones de la última capa de los átomos con los núcleos de otros átomos.

Para que un enlace surta efecto deben reunirse una serie de condiciones; por un lado debe existir una energía mínima capaz de estabilizar el enlace y evitar su ruptura, por otro lado también tiene que haber una longitud mínima que posibilite ese enlace, la cual llamaremos longitud de enlace o distancia de enlace.

Tipos de enlace

Entre todos ellos destacaremos los enlaces metálicos, covalentes e iónicos, también daremos una pequeña explicación sobre los enlaces por puentes de hidrógeno.

Electronegatividad

Definiremos electronegatividad como la capacidad que posee un elemento para atraer electrones dentro de un enlace. Esta característica irá íntimamente relacionada con el número de electrones de valencia que tenga un elemento.

Debido a esta característica, dentro de un enlace los electrones no estarán igualmente repartidos si las electronegatividades de los elementos son distintas, en este caso el enlace será polar. Por el contrario, si el enlace se produce entre elementos de igual electronegatividad nos encontraremos con un enlace apolar.

Cuando la diferencia de esta propiedad no sea especialmente significativa en los elementos que forman el enlace, y, la electronegatividad de los elementos sea alta, nos encontraremos ante un enlace covalente, de las características antes reseñadas. Por otro lado, si la diferencia entre las electronegatividades de los elementos del compuesto es baja, y, también la propia de sus elementos, se constituirá un enlace metálico. Por último, si existe una gran diferencia en esta propiedad entre los elementos del compuesto, estaremos ante un enlace iónico, ya que el elemento menos electronegativo cederá casi por completo su/s electron/es al otro elemento, de gran electronegatividad.

Para diferenciar un enlace de otro por medio de la electronegatividad de sus elementos y de forma cuantitativa, existe un valor umbral que los define. De forma que, una diferencia en la electronegatividad superior a 1.7 define un enlace iónico, mientras que una inferior a este valor define un enlace covalente.

Enlace iónico

La formación de este tipo de enlace se restringe a los metales de los tres primeros grupos de la tabla periódica, con, los no metales del quinto, sexto y séptimo grupo.

Esta formación tiene lugar entre átomos cuya electronegatividad es muy distinta. Por lo que podemos decir que existe una trasferencia de electrones del metal al no metal, ya que el primero posee mucha menos electronegatividad.

El compuesto que se forma se caracteriza por tener una red sólida y estable, por lo que lo denominaremos cristal.

La energía que se disipa en la formación de un enlace iónico se conoce a partir del método de Born-Haber, el cual separa en procesos simples la formación de dicho enlace, analizando los intercambios energéticos que se producen.

En este tipo de enlaces aparecen varias energías que intervienen en la formación de dicho enlace:

Electroafinidad: energía que se libera cuando un átomo neutro gaseoso, en estado fundamental, capta un electrón, convirtiéndose en un anión.

Energía de disociación: energía mínima necesaria para romper un enlace.

Energía de sublimación: energía que debe comunicarse a un mol de una sustancia sólida para ser gaseosa.

Energía reticular: energía desprendida en el proceso de formación de un cristal iónico.

El enlace iónico posee unas características que los distinguen del resto de enlaces, como:

  • El compuesto que se forma es un sólido cristalino.

  • Se caracteriza por tener puntos altos de fusión y ebullición. Es debido a que sus iones están unidos muy fuertemente.

  • El compuesto formado es soluble en agua. Ej. : Sal

  • Cuando se encuentra en el estado líquido o disuelto, son conductores de la electricidad eléctrica. Se produce gracias a la disociación de los iones, quedando estos libres.

  • En estado sólido, por el contrario, son aislantes eléctricos.

Enlace covalente.

Se forma entre no metales y se caracteriza porque, sus electrones son compartidos por los dos átomos. Cuando éstos lo hacen en igual de condiciones, se dice que el enlace covalente es apolar, por el contrario, si los electrones no se comparten por igual, se dice que el enlace covalente es polar.

Por otro lado, los enlaces pueden ser simples, o de doble o triple enlace, en función del número de pares que compartan.

Sus propiedades más importantes son:

  • Se caracterizan por tener una temperatura de fusión baja, ya que en este enlace las moléculas son independientes entre sí, y, en consecuencia, sus atracciones desaparecen con el aumento de temperatura.

  • No son conductores en estado líquido. Es debido a que, la molécula que se forma es neutra.

  • No son maleables ni dúctiles.

Teoría de los enlaces de valencias.

Esta teoría expone que, para que se produzca un enlace covalente entre dos átomos, el orbital de uno de ellos debe superponerse con el orbital del segundo.

Condición indispensable para este enlace es la existencia de, como mínimo, un electrón en cada orbital.

Una variante de este enlace es la formación de moléculas de un mismo elemento. Ej. : Oxígeno, O2.

De la misma forma puede explicar mediante la regla del octeto de Lewis. Esta regla explica que todos los grupos de elementos cercanos a los gases nobles tienden a adquirir su configuración, que es de ocho electrones de valencia.

De esta forma aquellos elementos que se encuentren en el grupo 16 o 17 tenderán a ganar uno o dos electrones, respectivamente, mientras que los que se encuentren en el primer o segundo grupo tenderán a perder uno o dos electrones.

Enlace metálico.

Tiene lugar entre metales de gran número atómico. Se caracteriza, precisamente, del resto de enlaces, por la gran cantidad de carga neutra que poseen los átomos.

Este enlace también se caracteriza por la movilidad que presentan sus electrones a pesar de estar compartidos.

Sus principales propiedades son:

  • Debido a la libertad que sus electrones tienen dentro del sistema proporcionan características como la maleabilidad y la ductilidad, la conductividad eléctrica y térmica, así como brillo en su superficie.

Enlaces por fuerzas de Van der Wals y puentes de hidrógeno

Es enlace se produce en aquellos elementos cuyo estado natural es el gaseoso, y que debido a agentes externos, como la temperatura, se solidifican, las fuerzas que existen entre sus moléculas en este estado se llaman fuerzas de Van der Wals, las cuales son muy débiles.

Una particularidad de este tipo de enlaces, es el llamado enlaces por puentes de hidrógeno. En este caso, como es obvio, los enlaces se producen siempre con átomos de hidrógeno. Sin embargo, el núcleo de éste es atraído por dos pares de electrones, uno de ellos corresponde al enlace con la molécula, y el otro forma parte de una molécula distinta. Ej.: Agua.

Los electrones de estos átomos suelen ser de fácil acceso, pertenecen a la capa de valencia y normalmente no han sido utilizados en otros enlaces.

Si el enlace por puente de hidrógeno se origina dentro de la propia molécula se le denomina enlace intramolecular. Como norma general se formará entre dos moléculas (intermolecular).

Este tipo de enlace es de gran vitalidad e importancia dentro de los sistemas biológicos.

Problemas:

8- Indicar la forma geométrica de las moléculas: ClF3, H2S, SO3

'Materiales y enlaces'
ClF3:

Cl (17) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 7e- x 3 = 21

F (9) 1s2 2s2 2p5 7e- = 7

28 e-

9- El SnCl4 posee un punto de ebullición bajo, 114ºC, y es relativamente soluble en disolventes orgánicos. ¿Por qué?

Aunque el estaño no es estrictamente un no metal, si se asemeja mucho a sus propiedades. En este caso nos encontramos ante un enlace covalente cuyas características son puntos de fusión bajos y, en algunos de ellos, solubilidad orgánica. Por tanto, esto explica las características de este compuesto.

13- Al analizar una sustancia nos encontramos que está formada por tres clases de átomos: D, E, L. La proporción entre el número de cada uno de ellos es: E-1, D-3, L-2.

Sus números atómicos son: E-16, D-8, L-19.

Indicar, razonadamente, las propiedades de la sustancia.

E (16) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

D (8) 1s2 2s2 2p4 L2ED3

L (19) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1

EO3 formará un enlace covalente

L EO3 L formará enlaces iónicos.

En consecuencia, la sustancia obtenida será una sal. Y sus propiedades se restringirán a las de un compuesto iónico.

Temperatura de fusión y ebullición elevadas, solubles en agua y conductores electricos, y también conductores en estado líquido.

14- Cual de las siguientes sustancias: a) Sal común; b) Hierro; c) Diamante; d) Sacarosa; es un sólido cristalino, frágil, soluble en agua y no conductor de la corriente eléctrica ni en estado sólido ni en disolución.

Sacarosa: C12H22O11.

Razonar la respuesta.

Sal común: la sal común es un compuesto formado por un enlace iónico, tal que: NaCl. Por tanto, de las propiedades nombradas poseerá las siguientes.

Será un sólido cristalino y soluble en agua. En la formación del compuesto iónico se forma un cristal. Los iones se separan en el agua.

Hierro: formará un enlace metálico y dentro de las características dadas tendrá:

Es un sólido cristalino.

Diamante: es un enlace covalente de moléculas gigantes y se caracteriza por:

No es conductor de la electricidad ni en estado sólido ni en disolución. Los enlaces covalentes forman moléculas neutras.

Sacarosa: también sería un enlace covalente, y, por tanto:

No será conductor de la corriente eléctrica ni en estado sólido ni en disolución. Es debido a que las moléculas son neutras, no hay exceso de electrones.