Enlaces químicos

Enlace químico: Definición

Estos enlaces se producen por la atracción entre cargas positivas y negativas. Ya debes saber, por la Estructura Atómica y las Partículas Fundamentales, que los átomos están formados por protones, neutrones y electrones. La siguiente tabla resume sus cargas y ubicación en el átomo.

Puedes ver que los protones tienen una carga positiva y los electrones una carga negativa: estas son las únicas partículas cargadas dentro de un átomo. Toda la atracción y, por tanto, todo el enlace, se produce entre protones y electrones.

¿Por qué se forman los enlaces?

Los átomos buscan ser estables: les gusta estar en el estado de energía más bajo posible. Al unirse con otros átomos, en diversas combinaciones, pueden formar diferentes sustancias con estados de energía mucho menores.

La estabilidad depende del número de electrones que tenga un átomo en su capa de valencia, la más externa. Para ser lo más estable posible, un átomo debe tener una capa exterior llena de electrones, como la de un gas noble. Por eso, los gases nobles no forman fácilmente enlaces con otros átomos. ¡NO pueden ser más estables! En consecuencia, en cambio, los encontramos como gases monoatómicos.

Los átomos unidos entre sí forman moléculas o compuestos.

Tipos de enlaces químicos

Hay dos categorías de enlace conocidas como enlaces primarios y secundarios:

El enlace primario es lo que la mayoría de la gente asocia con la palabra enlace. Estos son el resultado de las fuerzas que ejercen los átomos entre sí y tiene lugar dentro de la molécula, por eso también se les denomina fuerzas intramoleculares. Suelen ser fuertes y difíciles de romper.

En cambio, los enlaces secundarios son mucho más débiles. Se conocen más comúnmente como fuerzas intermoleculares, ya que tienen lugar entre las moléculas.

Enlaces químicos intramoleculares

Sabemos que los átomos intentan formar enlaces para conseguir una capa de valencia completa de electrones. Lo consiguen por el movimiento de los electrones entre ellos. Pueden hacerlo de tres formas diferentes, que conllevan a tres tipos distintos de enlace:

• Compartir electrones da lugar a un enlace covalente.
• La donación de electrones da lugar a un enlace iónico.
• La deslocalización de electrones da lugar al enlace metálico.

Enlace covalente

Los átomos con enlace covalente comparten electrones entre sí, de modo que todos tienen capas de valencia de electrones completas.

Los orbitales de los electrones de dos átomos diferentes se solapan y se forma un par de electrones compartidos con un electrón de cada átomo. El enlace se mantiene unido por la atracción entre el par de electrones negativos compartidos y los núcleos positivos de los dos átomos.

Enlace iónico

El enlace iónico se produce entre metales y no metales. Los enlaces iónicos se forman cuando un átomo metálico dona electrones a un no metal. Esto forma átomos cargados, conocidos como iones, que se atraen entre sí.

Enlace metálico

Para que un metal por sí solo tenga una capa de valencia completa, debe hacer algo distinto: los electrones de la capa de valencia se deslocalizan y el metal forma iones metálicos positivos. A diferencia del enlace iónico, en el que los electrones son aceptados por otro átomo, en el enlace metálico los electrones flotan libremente dentro de la estructura. La atracción entre los electrones negativos y los iones metálicos positivos mantiene unido el metal.

Fuerzas intermoleculares

Como ya sabes, las sustancias formadas por dos o más átomos unidos por enlaces químicos se llaman moléculas y

Sabemos que los enlaces se encuentran dentro de las moléculas. Pero, ¿qué fuerzas se encuentran entre las moléculas?

La respuesta es: las fuerzas intermoleculares, también conocidas como enlaces secundarios. Hay tres tipos diferentes:

• Fuerzas de Van der Waals.
• Fuerzas dipolo-dipolo permanentes.
• Enlace de hidrógeno.

Fuerzas de Van der Waals

Las fuerzas de Van der Waals son el tipo más débil de fuerza intermolecular. Se dan entre todas las moléculas. El movimiento aleatorio de los electrones dentro de una molécula provoca un dipolo temporal, que induce un dipolo en una molécula vecina. La atracción entre los dos dipolos mantiene unidas las moléculas.

Fuerzas dipolo-dipolo permanentes

En algunas moléculas, los electrones están en constante movimiento, pero están más atraídos hacía uno de los átomos. Esto significa que un lado de la molécula es constantemente más negativo que el otro; a esto lo llamamos dipolo permanente. Los dipolos con cargas opuestas se atraen entre sí. Las fuerzas se conocen como fuerzas dipolo-dipolo permanentes y son más fuertes que las fuerzas de Van der Waals.

Enlace de hidrógeno

Algunas moléculas que contienen átomos de hidrógeno experimentan un tipo de fuerza intermolecular aún más fuerte que llamamos enlace de hidrógeno. Se produce entre moléculas que tienen un átomo de hidrógeno unido a un átomo de oxígeno, nitrógeno o flúor.

El siguiente diagrama clasifica los distintos tipos de enlaces, primarios y secundarios, también conocidos respectivamente como fuerzas intramoleculares e intermoleculares (según su fuerza relativa).

Enlace y estructura química

Probablemente puedas intuir, con sólo mirar los objetos cotidianos que te rodean, que los diferentes tipos de enlace producen tipos de estructuras muy diferentes. Por ejemplo, un anillo de diamantes:

Sin embargo, el oxígeno también es una molécula covalente, ¡pero se comporta de una manera completamente diferente al diamante! Fíjate en sus estados de la materia, por ejemplo. Acabamos de aprender que un diamante necesita temperaturas extremas para sublimarse; en cambio, el oxígeno es un gas a temperatura ambiente.

Por tanto, podemos deducir que no es solo el tipo de enlace lo que afecta a las propiedades de una molécula, sino también la estructura y la disposición de los átomos y la forma en que los enlaces mantienen unida la molécula. La siguiente tabla ofrece un resumen de los distintos tipos de estructuras que encontramos en la química.

Geometría de moléculas

Ya hemos visto cómo los metales y las sustancias iónicas forman redes; pues, Algunas sustancias covalentes también lo hacen.

Por ejemplo, la red iónica del cloruro de sodio alterna iones positivos de sodio e iones negativos de cloruro. Sin embargo, una simple molécula covalente no tiene una estructura reticular. En cambio, forma una molécula con una forma específica, según el número de pares de electrones y enlaces covalentes que contenga.

La forma de la molécula está determinada por los pares de electrones. Imagina dos imanes: si juntas los dos polos sur, intentarán separarse. Esto se debe a que las cargas similares se repelen; los pares de electrones son muy parecidos. Si tratas de acercar y juntar un par de electrones en los orbitales de un átomo, estos se repelerán e intentarán separarse lo máximo posible. Si todos los pares de electrones forman parte de enlaces covalentes, los enlaces estarán igualmente separados. Pero los pares de electrones que no forman parte de un enlace, conocidos como pares solitarios, tienen una fuerza de repulsión más fuerte que los pares enlazados: repelen más a otros pares de electrones y aplastan más a los pares enlazados.

La siguiente tabla resume las formas de las distintas moléculas covalentes, y contiene diagramas que te ayudarán a consolidar tus conocimientos.

Tabla 3. Tabla comparativa de las diferentes formas de las moléculas (con ejemplos)