Introducción al enlace químico

Se denomina enlace químico a la unión de dos o más átomos. Los átomos unidos poseen menor energía y mayor estabilidad que estando separados. En el proceso de formar un enlace se desprende energía, esta se denomina energía de enlace. Si queremos romper ese enlace es necesario aplicarle a los átomos unidos esa energía.
Existen principalmente tres tipos de enlaces: enlace iónico, enlace covalente y enlace metálico en este artículo voy a explicar la idea principal de cada tipo de enlace, algunos ejemplos y propiedades de ese tipo de compuestos.

-ENLACE IÓNICO:

En este caso se cumple que cargas de signos opuestos se atraen y como consecuencia de esas fuerzas electrostáticas se forma un enlace iónico. Se forma entre elementos de la izquierda de la tabla periódica (cargados positivamente) y elementos de la derecha de la tabla periódica (que están cargados negativamente). Los elementos de la izquierda de la tabla periódica tienden a ganar electrones y los elementos de la derecha de la tabla periódica tienden a perderlos. 
No se suele hablar de moléculas iónicas, se habla de cristales iónicos. Cuando nosotros formulamos un compuesto iónico por ejemplo cloruro sódico NaCl. Esta notación NaCl es correcta y está aceptada por la IUPAC, pero sólo nos sirve para formular, esto no significa que el cloruro de sodio sea:
¡OJO, AUNQUE EL CLORURO DE SODIO SE FORMULE
NaCl, ESTO NO ES EQUIVALENTE A UNA MOLÉCULA
DE CLORURO DE SODIO!


Realmente la molécula, mejor dicho el cristal de cloruro de sódico sería así:

Los elementos de la izquierda de la tabla periódica forman enlaces con los elementos de la derecha, mediante el denominado enlace iónico, constituyendo cristales iónicos.

-PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS IÓNICOS:

Pensemos en el cloruro sódico, que es la sal común que tenemos en la cocina. Cuando la tenemos en la cocina observamos que son granos sólidos, por lo que podemos decir que los compuestos iónicos son sólidos a temperatura ambiente.

Romper un grano de sal es relativamente fácil, si golpeamos un grano de sal con un martillo se rompe en varios pedacitos. Por lo que podemos decir que los sólidos iónicos son frágiles.

Cuando cocinamos habitualmente lo que hacemos es disolver la sal en agua por ll que podemos decir que los sólidos iónicos son solubles en agua.

Si cogemos un puñado de sal, lo ponemos en un vaso y le conectamos una bombilla observaremos que la bombilla no se enciende. Pero si le aplicamos la cantidad de calor suficiente para fundirlos y volvemos a conectar la bombilla observaremos que la bombilla se enciende. Si cogemos otro puñado de sal lo disolvemos en agua y le conectamos una bombilla observaremos que la bombilla se enciende. Por lo tanto podemos decir que los sólidos iónicos no son conductores en estado sólido pero si fundidos o disueltos.

Las atracciones electrostáticas entre cloruros e iones sodio son elevadas, separar estos iones es muy difícil. Por lo que se puede decir que la dureza de los sólidos iónicos es elevada.

Por último para fusionar o ebullir la sal habría que alcanzar temperaturas altas. Por lo tanto podemos decir que los sólidos iónicos tienen altos puntos de fusión y ebullición.

Compuestos que forman enlace iónico son las sales binarias (cloruro de sodio, yoduro de potásio ...), los óxidos metálicos (óxido de calcio, óxido de hierro (II) ...) ...

-ENLACE COVALENTE:

Se origina cuando dos átomos comparten electrones para así poder llenar su última capa o nivel (capa de valencia). Cada par de electrones compartido constituye un enlace.

Los enlaces covalentes se representan mediante estructuras de Lewis. Las estructuras de Lewis representan los electrones "libres" y los electrones que forman el enlace.


Ejemplos de estructuras de Lewis
-PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS COVALENTES:

Un caso "cotidiano" en el que está presente el enlace covalente es en el caso de los diamantes. 

Si queremos fundir un diamante, tenemos que aplicarle altas temperaturas, en concreto 3550 grados centígrados. Por lo tanto podemos decir que los compuestos covalentes tienen altas temperaturas de fusión.

Son frágiles, ya que romper un diamante requiere un gran aporte energético, pero una vez que rompemos el diamante no podemos volver a reconstruirlo fácilmente. Para explicar esta propiedad voy a recurrir también al grafito. Cuando escribimos con un lápiz y calcamos mucho, se nos rompe la punta, si quisiéramos volver a ponerle esa punta al lápiz, para formar los enlaces rotos, tendríamos que aplicar mucha energía, tanta que nos sale más rentable afilar el lápiz para sacarle punta.

Si cogemos las minas de un lápiz o un diamante y les aplicamos una corriente eléctrica o calor, observaremos que las minas conducen electricidad, pero el diamante no. Por lo tanto, concluimos que los compuestos covalentes no conducen ni el calor ni la electricidad, salvo el grafito que es la excepción que confirma la regla.

Si ponemos un diamante o las minas de un lápiz en agua, observaremos que NO se disuelven en agua. Los compuestos covalentes son insolubles en agua.

Casos de compuestos que forman enlaces covalentes, serían los conocidos como "elementos" no metálicos (oxígeno, ozono, tetrafósforo, octoazufre), hidruros no metálicos (borano, silano, amoníaco, fosfina...), hidrocarburos (metano, etano ...), alcoholes (etanol, metanol ...), las formas alotrópicas del carbono (diamante, grafito, cuarzo, fullereno ...).

Fullereno, una de las formar alotrópicas del carbono,
tiene similitud con un balón de fútbol.
En el enlace covalente, se puede hablar también de estructuras cristalinas. Las uniones se producen en todas las direcciones del espacio, lo que hace que formen estructuras cristalinas extraordinariamente estables.

La idea del enlace covalente es la siguiente: Raúl no tiene suficiente dinero para comprar el nuevo álbum de la selección española ya que este cuesta 20 euros y sólo tiene ahorrados 10 euros, Sebastián tiene el mismo problema. Por lo que deciden comprar juntos el álbum y compartirlo. Ninguno de los dos por separado tiene dinero suficiente para adquirir el álbum, pero una vez que deciden aportar cada uno el dinero que tienen y compartir el álbum el problema está resuelto.

-ENLACE METÁLICO:

Los metales no pueden formar enlaces iónicos entre ellos ya que no tienen tendencia a ganar electrones. Tampoco pueden hacerlo por enlace covalente, ya que los pocos electrones que tienen no son suficientes para llenar la última capa o nivel del otro, no se puede formar el enlace.

Lo que hacen los elementos metálicos para formar el enlace es ionizarse, se transforman en iones positivos y se agrupan varios y forman una red y comparten una nube de electrones.

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



-PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS METÁLICOS:

Conocemos muchos metales, nuestras joyas, utensilios de cocina etc están echos de materiales metálicos. Por lo que las propiedades pueden resultar bastante intuitivas.

Nuestros relojes, tenedores etc son sólidos ¿Podemos decir que todos los metales son sólidos a temperatura ambiente? No, hasta no hace mucho se utilizaban termómetros de mercurio, si alguna vez se os ha roto alguno en casa habréis observado que no es sólido, que es líquido. Los metales son sólidos a temperatura ambiente salvo el mercurio que es líquido.

Los metales brillan al ponerlos en la luz, con mayor o menor intensidad, pero brillan. Este brillo se conoce como brillo metálico.

Tienen altos puntos de fusión y ebullición, son variables pero elevados.

Son dúctiles y maleables.

Si hacemos pasar calor o electricidad a través de ellos observaremos que conducen calor y electricidad. Buenos conductores de calor y electricidad.

Tienen altas densidades.

Si los metemos en agua o en disolventes orgánicos observaremos que no se disuelven. Son insolubles en agua y en disolventes orgánicos.

  Descubrirlaquimica. Estudiante de química en la USC


29/03/2015
Esta entrada participa en el XLV Carnaval de Química alojado en el blog conCIENCIAte ahorade @honey_eyes1405.

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