Enlace químico

Clasificacion

Enlace Químico

Enlace Químico

 es la interacción física responsable de las interacciones entre átomos, moléculas e iones, que tiene una estabilidad en los compuestos diatómicos y poliatómicos.

Los químicos suelen apoyarse en la fisicoquímica o en descripciones cualitativas.

En general, el enlace químico fuerte está asociado en la transferencia de electrones entre los átomos participantes. Las moléculas, cristales, y gases diatómicos (que forman la mayor parte del ambiente físico que nos rodea) está unido por enlaces químicos, que determinan las propiedades físicas y químicas de la materia.

Las cargas opuestas se atraen, porque, al estar unidas, adquieren una situación más estable que cuando estaban separados. Esta situación de mayor estabilidad suele darse cuando el número de electrones que poseen los átomos en su último nivel es igual a ocho, estructura que coincide con la de los gases nobles ya que los electrones que orbitan el núcleo están cargados negativamente, y que los protones en el núcleo lo están positivamente, la configuración más estable del núcleo y los electrones es una en la que los electrones pasan la mayor parte del tiempo entre los núcleos, que en otro lugar del espacio. Estos electrones hacen que los núcleos se atraigan mutuamente.

- RELACIÓN ENTRE ENLACE QUÍMICO, ELECTRONES DE VALENCIA, SÍMBOLOS DE LEWIS REGLA DEL OCTETO Y REGLA DEL DUPLETE.

Los enlaces formados entre dos elementos cualesquiera, ocurren entre electrones, específicamente entre electrones que se encuentran en la última capa de cada elemento. Dichos electrones reciben el nombre de electrones de valencia.
Para ilustrar un elemento con sus electrones de valencia, se utiliza una estructura llamada estructura de Lewis, que indica precisamente sólo los electrones de la última capa del átomo.
Por ejemplo: La estructura de Lewis para el H es: , lo que indica que tiene sólo un electrón. La estructura de Lewis para C, el cual tiene un z=6, y, por tanto, cuatro electrones en su última capa, es: 

Ejercicio: Establece la estructura de Lewis para los elementos: Li, B, O y N. La reactividad de un elemento depende, en términos generales, de cuántos electrones tenga para completar su configuración electrónica, o sea para alcanzar la configuración de cualquier gas noble, es decir con todos los orbitales completos. De acuerdo a ello, y para simplificar la cuenta de electrones, cualquier átomo que tenga orbitales p incompletos debe cumplir con la regla del octeto, es decir ocho electrones en su último nivel. Para el H y He se cumple con la regla de dueto: dos electrones en el último nivel.
El enlace químico es el resultado de las interacciones atractivas entre los núcleos atómicos y los electrones, que superan energéticamente a las interacciones de repulsión de los electrones entre sí y también entre los núcleos.
El modelo más simple es el enlace iónico. Para que un enlace sea iónico debe existir una apreciable diferencia de electronegatividad, de modo que uno de los átomos atraiga con más fuerza un electrón y ambos quedan cargados. De este modo, este modelo de enlace supone que ambos iones se comportan como cargas puntuales e interaccionan de acuerdo a la ley de Coulomb.
Este tipo de enlaces es típico de moléculas formadas por un elemento del grupo 7A (halógenos) y un elemento del grupo 1A (alcalinos). Los halógenos son muy electronegativos porque les falta sólo un electrón para cumplir con la regla del octeto y alcanzar la configuración electrónica de un gas noble. Esto hace que atraigan un electrón del elemento alcalino. Los alcalinos tienen un electrón en la última capa, y lo liberan fácilmente para cumplir con la regla del octeto. Ambos elementos quedan cargados: el halógeno negativo y el alcalino, positivo:

En un compuesto iónico hay un completo balance de la carga eléctrica. Así por ejemplo, si se dispone de iones aluminio (III) (Al⁺³) y óxido (O^-2), la condición de electroneutralidad se puede expresar de este modo: si en un cristal de óxido de aluminio hay iones Al³⁺ y iones O^2-, entonces para que exista neutralidad deberán existir dos iones Al³⁺ y tres iones O^2- en el compuesto sólido Al₂O₃.
La principal característica de un enlace covalente es que en él se comparten los electrones desapareados de la capa de valencia, de modo que cada elemento que participa en el enlace cumple con la regla del octeto. Este enlace es típico de moléculas diatómicas como H₂. En este caso, cada uno de los átomos posee un electrón de valencia y la interacción de ambos electrones desapareados para formar la molécula H₂ puede ser representada mediante la estructura , en la cual se cumple la regla de dueto.
Si observamos el agua, vemos que el oxígeno tiene seis electrones de valencia,  de los cuales dos están apareados en el orbital s, mientras que el orbital p tiene electrones apareados y dos desapareados. Estos últimos participarán en el enlace covalente que se formará con el H, que sólo tiene un electrón de valencia.

Estructura de Lewis

Como se ha mencionado anteriormente, los electrones de mayor interés en química son los más externos. Una forma de abordar el estudio de los enlaces químicos es visualizar qué les ocurre a dichos electrones cuando se forma el enlace, esto lo podemos hacer utilizando las denominadas ‘Estructuras de Lewis’.

En la estructura de Lewis el símbolo del elemento está rodeado de puntos o pequeñas cruces que corresponden al número de electrones presentes en la capa más externa, la también denominada capa de valencia.

Un esquema en el que se utilizan las estructuras de Lewis sería de la siguiente forma:

1. Primero pondríamos los átomos sin enlazar, rodeado cada uno de tantos puntos o cruces como electrones posee en la última capa.
2. Pondríamos después una flecha para indicar el proceso del enlace químico.
3. A la derecha de la flecha pondríamos los átomos enlazados, el enlace serían los átomos que ha sido cogidos o son compartidos. No olvides:

• Considera que cada enlace se formará a partir de dos, y solo dos, electrones. Podemos encontrarnos:
• Enlace sencillo en el que se encuentran implicados dos electrones.
• Enlace doble en el que se encuentran implicados cuatro electrones (dos por enlace).
• Enlace triple en el que se encuentran implicados seis electrones (dos por enlace)
• Cada átomo deberá cumplir con la regla del octeto o la del dueto para los casos mencionados anteriormente.

Regla del octeto

A principios del pasado siglo veinte, los estudios de Lewis sobre la forma de enlazarse los átomos concluyeron en la conocida como ‘Regla del Octeto’ que podemos enunciar de la forma ya adelantada en la definición de enlace químico:

 “Cuando se forma un enlace químico los átomos reciben, ceden o comparten electrones de tal forma que la capa más externa de cada átomo contenga ocho electrones, y así adquiere la estructura electrónica del gas noble más cercano en el sistema periódico”.

Conviene puntualizar:

• Aquellos átomos cercanos en estructura electrónica al Helio, tienen como tendencia dicha estructura electrónica; es decir, tener dos electrones en su capa más externa: Hidrógeno, Litio, Berilio. En algunos textos se modifica el nombre en estos casos y pasa a denominarse ‘Regla del dueto’.
• Aunque como regla general suele cumplirse, nos encontramos con bastantes excepciones a la regla.
• También es de destacar que se ha logrado sintetizar algunos compuestos con gases nobles, si bien es verdad que con muchas dificultades.

Clasificación de enlace químico.

Los enlaces se pueden clasificar en tres grupos principales: enlaces iónicos, enlaces covalentes y enlaces dativos.
 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 (altaafinidad electrónica). Eso se da cuando en el enlace, uno de los átomos capta electrones del otro. La atracción electrostática entre los iones de carga opuesta causa que se unan y formen un compuesto químico simple, aquí no se fusionan; sino que uno da y otro recibe. Para que un enlace iónico se genere es necesario que la diferencia (delta) de electronegatividades sea más que 1,7 (Escala de Pauling). Cabe resaltar que ningún enlace es totalmente iónico, siempre habrá una contribución en el enlace que se le pueda atribuir a la compartición de los electrones en el mismo enlace (covalencia).

enlace covalente entre dos átomos se produce cuando estos átomos se unen, para alcanzar el octeto estable, compartiendo electrones del último nivel (excepto el Hidrógeno que alcanza la estabilidad cuando tiene 2 electrones). La diferencia de electronegatividad entre los átomos no es lo suficientemente grande como para que se produzca una unión de tipo iónica. Para que un enlace covalente se genere es necesario que la diferencia de electronegatividad entre átomos sea menor a 1,7.

Existe un tipo especial de enlace covalente en el cual, en lugar de aportar un electrón cada átomo del enlace, los dos electrones son aportados por el mismo átomo. Este tipo de enlace recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente dativo.

También se puede representar el enlace covalente coordinado con los diagramas o estructuras de Lewis, aunque es habitual hallarlo, adicionalmente, encerrado entre corchetes, dado que habitualmente se trata de iones poliatómicos.

FÓRMULAS DE LEWIS DE MOLÉCULAS E IONES POLIATÓMICOS.

El número total de electrones representados en un diagrama de Lewis es igual a la suma de los electrones de valencia de cada átomo. Los electrones que no se encuentran en la capa de valencia de un determinado átomo no se representan.

Cuando los electrones de valencia han sido determinados, deben ubicarse en la estructura. Ellos deben ser ubicados inicialmente como pares solitarios: un par de puntos por cada par de electrones disponible. Los pares solitarios se deben poner inicialmente en los átomos externos (con excepción del hidrógeno) hasta que cada átomo externo tiene ocho electrones en pares de vinculación y pares solitarios; los pares solitarios extra deben ser ubicados en el átomo central. Cuando hay dudas, los pares solitarios deben ser ubicados en los átomos más electronegativos primero.

Una vez que todos los pares solitarios han sido ubicados, los átomos, especialmente los centrales, pueden no tener un octeto de electrones. En ese caso, los átomos deben formar un enlace doble; un par solitario de electrones es movido para formar un segundo enlace entre los dos átomos. Así como el par del enlace es compartido entre los dos átomos, el átomo que originalmente tenía el par solitario sigue teniendo un octeto; y el otro átomo ahora tiene dos electrones más en su última capa.

Fuera de los compuestos orgánicos, solo una minoría de los compuestos tiene un octeto de electrones en su última capa. Octetos incompletos son comunes para los compuestos de los grupos 2 y 13 tales como el berilio, boro, y aluminio. Compuestos con más de ocho electrones en la representación de la estructura de Lewis de la última capa del átomo son llamados hipervalentes, y son comunes en los elementos de los grupos 15 al 18, tales como el fósforo, azufre,yodo y xenón.

Las estructuras de Lewis para iones poliatómicos deben ser dibujadas mediante el mismo método. Cuando se cuentan los electrones, los iones negativos deben tener electrones extra ubicados en sus estructuras de Lewis; los iones positivos deben tener menos electrones que una molécula neutra.

Cuando se escribe la estructura de Lewis de un ion, la estructura entera es ubicada entre corchetes, y la carga se escribe como un exponente en el rincón derecho superior, fuera de los corchetes.

Enlace Covalente

a) enlace covalente simple: Cada átomo aporta un electrón al enlace, es decir, se comparte un par de electrones entre dos átomos. Un ejemplo es la molécula de Hidrógeno (H2): 
b) enlace covalente doble: Cada átomo aporta dos electrones al enlace, es decir, se comparten dos pares de electrones entre dos átomos. Un ejemplo es la molécula de Oxígeno (O2): 
c) enlace covalente triple: Cada átomo aporta tres electrones al enlace, es decir, se comparten tres pares de electrones entre dos átomos, por ejemplo, la molécula de Nitrógeno (N2). 
ii) atendiendo a cómo están compartidos los electrones: 

Enlace covalente apolar a) enlace covalente puro o apolar: Los dos átomos que comparten electrones son del mismo elemento o bien de elementos de la misma electronegatividad para que los electrones enlazantes se compartan por igual. Todos los ejemplos vistos hasta ahora son de este tipo. 

b) enlace covalente polar: En un enlace covalente entre dos átomos iguales, los electrones del enlace se hallan igualmente compartidos, y el caso del enlace iónico constituye el otro extremo en el que los e‑ se transfieren totalmente. 
c) enlace covalente coordinado o dativo: Es un enlace covalente en el que el par de e‑ que se comparte es aportado por un solo átomo. A los compuestos con este tipo de enlace se llaman complejos.

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