Enlaces químicos

Enlaces químicos

Un enlace químico implica la interacción entre los electrones de los átomos individuales de los elementos constituyentes que forma una conexión permanente entre ellos. Esto da como resultado la formación de un compuesto químico. Por lo general, los elementos individuales tienen propiedades diferentes a las de la molécula de la que forman parte. La formación de compuestos químicos a través de enlaces resulta del hecho de que los elementos tienden a alcanzar el estado de energía más bajo posible. Esto los hace químicamente inertes. Los átomos de los elementos se atraen a la configuración electrónica más cercana en la tabla periódica al helio (Grupo 18). Esto se expresa en las reglas del duplete y del octeto . La regla del doblete describe la tendencia de los átomos a tener dos electrones de valencia en la capa externa. La regla del octeto es similar en que los elementos tienden a tener ocho electrones de valencia. Las reglas del duplete y del octeto se reflejan en los elementos químicos en el sentido de que forman uno o más enlaces químicos. El número de enlaces que un átomo es capaz de formar se denomina valencia . Sin embargo, un solo elemento puede estar caracterizado por diferentes valencias. Para caracterizar completamente un enlace químico, a menudo también proporcionamos otra información sobre él, como su energía, la longitud del enlace y la diferencia de electronegatividad de los elementos constituyentes.

La importancia de la electronegatividad en la formación de enlaces

Electronegatividad es un término utilizado para describir el fenómeno de atracción de electrones compartidos por los átomos de los elementos que forman un enlace químico dado. La electronegatividad se refiere directamente a la energía de enlace entre los átomos. La forma en que los elementos químicos alcanzan las configuraciones electrónicas del gas noble más cercano en la tabla periódica, en otras palabras, cómo forman enlaces químicos, depende directamente de la electronegatividad de sus componentes individuales. Los elementos particulares interactúan con los electrones de otros átomos con diferentes fuerzas, de acuerdo con la forma en que se clasifican en una escala creada por Linus Pauling ( Escala de electronegatividad de Pauling). Los metales se caracterizan por valores bajos de electronegatividad. Como resultado, atraen débilmente a otros electrones y ceden fácilmente sus propios electrones. También se les llama elementos electropositivos. El cesio (o francio obtenido artificialmente) tiene la electronegatividad más baja de 0,7. Los no metales se comportan de manera diferente. El flúor es el elemento más electronegativo (4,0) de todos ellos. Los no metales atraen fuertemente los electrones de valencia de los átomos a los que quieren unirse.

Tipos de enlaces químicos

Enlaces iónicos

Se forma un enlace iónico entre átomos metálicos y átomos no metálicos, que difieren significativamente en su electronegatividad de Pauling. El elemento más electronegativo atrae electrones que se añaden a su capa de valencia. Esta afinidad da como resultado que el elemento tenga un exceso de electrones y, por lo tanto, se convierta en un ion negativo o anión. Al mismo tiempo, el átomo (electropositivo) que ha perdido sus electrones ahora tiene escasez de electrones, por lo que se convierte en un ión positivo o catión. Se supone que para formar un enlace iónico, la diferencia de electronegatividad debe ser de al menos 1,7. Los iones resultantes (catión y anión) se atraen entre sí como resultado de la atracción electrostática de iones de carga opuesta. Cabe señalar, sin embargo, que en la vida real no existen enlaces que sean 100 por ciento iónicos. La participación porcentual de este enlace depende de la diferencia de electronegatividad entre los átomos constituyentes: cuanto mayor sea la diferencia, mayor será la participación porcentual del enlace iónico.

Enlaces covalentes (atómicos)

Un enlace covalente ocurre entre átomos de no metales que tienen una pequeña diferencia en su electronegatividad de Pauling. Los elementos que forman un enlace covalente “comparten” electrones de valencia de tal forma que cada uno de ellos puede alcanzar el estado de energía más bajo posible. El par de electrones resultante se conoce como par compartido. Se encuentra entre los átomos en forma de nube de electrones. Si hay una diferencia de electronegatividad entre los elementos constituyentes, el enlace covalente se polariza y el par de electrones compartido se desplaza hacia el elemento con mayor electronegatividad (que atrae electrones con más fuerza). La molécula se convierte entonces en un dipolo, es decir, tiene polos positivo y negativo. Si dos átomos involucrados en el enlace covalente son iguales, forman un enlace covalente no polar. El par de electrones no se desplaza en ninguna dirección, porque la diferencia de electronegatividad en la escala de Pauling es 0.

Enlaces covalentes coordinados

Este es un tipo de enlace donde uno de los átomos cede su par de electrones convirtiéndose en el llamado donante. El átomo en una molécula o en un ion con una capa de valencia incompleta se convierte en el llamado aceptor. Otro nombre para este enlace es enlace dativo. El enlace covalente coordinado es similar al enlace covalente en cierto sentido. En este caso, sin embargo, el intercambio de electrones ocurre como resultado de que solo un átomo dona su par de electrones.

Bonos metálicos

Los enlaces metálicos son tipos especiales de enlaces que se encuentran en los metales y sus aleaciones. Los cationes en los metales forman una red cristalina específica y tienen carga positiva. Los electrones viajan en las capas de valencia de los átomos metálicos. Forman una nube de electrones y se mueven libremente entre los cationes metálicos en la red cristalina. Se llaman electrones deslocalizados. Como tienen carga negativa, equilibran los cationes cargados positivamente, lo que hace que los metales sean eléctricamente neutros.

Interacciones intermoleculares

Hay muchos compuestos en el mundo real cuyos átomos no están conectados por enlaces químicos. Interactúan entre sí como resultado de fuerzas de corto alcance mucho más débiles, llamadas fuerzas de van der Waals, y enlaces de hidrógeno.

las fuerzas de van der Waals

Estas son interacciones de corto alcance que ocurren entre moléculas no polares. Desempeñan un papel importante en macromoléculas como los polímeros. Además, influyen en el estado físico de elementos específicos de la materia. El ejemplo más común de las atracciones de van der Waals es la mina de grafito en los lápices. A medida que presiona el lápiz sobre el papel, las capas de grafito (que están débilmente unidas entre sí) se deslizan entre sí y se depositan en una página.

Enlaces de hidrógeno

Los enlaces de hidrógeno son unas 10 veces más débiles que los enlaces covalentes. Pueden ocurrir dentro de una sola molécula o entre diferentes moléculas. Se forman entre átomos de hidrógeno unidos a átomos de elementos químicos electronegativos y átomos de elementos altamente electronegativos que tienen pares de electrones solitarios. Este tipo de atracción química es característica de los grupos -OH, -SH y -NH ₂ . Los puentes de hidrógeno juegan un papel importante en todos los tipos de sistemas biológicos. Conduce a la asociación, es decir, mantiene unidos grupos más grandes de moléculas, lo que cambia sus propiedades, como su punto de ebullición, densidad o solubilidad.