Enlace y propiedades elementales

¿Cuáles son los tipos de enlace?

Existen tres tipos principales de enlace en química:

• Covalente
• Iónico
• Metálico

Tenemos artículos dedicados específicamente a cada uno de estos tres tipos. Sin embargo, ahora te haremos un rápido resumen para que te pongas al día, antes de examinar sus propiedades.

Enlace covalente

Los átomos forman enlaces entre sí para conseguir una capa externa completa de electrones. Los no metales suelen hacerlo formando enlaces covalentes. Éstos se producen cuando los orbitales de los electrones de valencia de dos átomos se solapan, formando un par de electrones que ambos átomos comparten entre sí.

Los átomos pueden formar enlaces covalentes múltiples, así como enlaces dobles o incluso triples. Por ejemplo, el amoníaco contiene un átomo de nitrógeno unido a tres átomos de hidrógeno mediante enlaces covalentes simples, mientras que el ion cianuro contiene un átomo de carbono unido a un átomo de nitrógeno mediante un enlace covalente triple.

Enlaces covalentes múltiples, mostrados en el amoníaco y el ion cianuro. Anna Brewer, StudySmarter Original

Enlace iónico

Antes hemos visto que dos no metales se enlazan compartiendo electrones. En cambio, un metal y un no metal se enlazan donando electrones. El metal cede los electrones de su envoltura externa y los transfiere al no metal, que los gana. Así se forman dos iones, ambos con la capa externa llena de electrones. Los iones se unen por una fuerte atracción electrostática, formando una red iónica gigante que se extiende en todas direcciones. A esta atracción la llamamos enlace iónico.

El cloruro sódico es un gran ejemplo de enlace iónico. Para conseguir una capa externa completa, el sodio necesita perder un electrón. Lo hace donándolo al cloro, que necesita ganar un electrón. Así se forman iones de sodio positivos e iones de cloruro negativos, que se atraen entre sí mediante una fuerte atracción electrostática.

Enlace iónico en el cloruro sódico. Anna Brewer, StudySmarter Original

Enlace metálico

Ya sabemos cómo se unen dos no metales y cómo se unen un metal y un no metal. Pero, ¿cómo se unen dos metales? Como su nombre indica, utilizan algo llamado enlacemetálico .

Para conseguir una capa exterior completa, cada átomo metálico renuncia a sus electrones de valencia y se convierte en un ion metálico positivo. Los electrones forman un mar de deslocalización que rodea a los iones metálicos, y toda la estructura se mantiene unida por la atracción electrostática entre los iones positivos y los electrones negativos.

Un ejemplo típico es el sodio. Tiene un electrón en su capa externa. Cuando los átomos de sodio se enlazan, cada átomo pierde su electrón de la capa externa para formar un ion de sodio positivo. Los electrones forman un mar de deslocalización que rodea a estos iones metálicos.

Enlace metálico en el sodio. Anna Brewer, StudySmarter Original

Enlace y propiedades

Hemos visto cómo los metales y los no metales se enlazan entre sí y consigo mismos. Veamos ahora cómo afecta este enlace a sus propiedades.

Propiedades del enlace covalente

Las estructuras formadas por enlaces covalentes pueden formar sólidos de red covalente o simples moléculas covalentes. En los sólidos de red covalente, cientos y miles de átomos están unidos por múltiples enlaces covalentes, formando una red gigante que se extiende en todas direcciones. No forman moléculas.

En cambio, las moléculas covalentes simples son moléculas formadas por un puñado de átomos unidos por enlaces covalentes. Las moléculas se mantienen unidas por fuerzas intermoleculares débiles. En estado sólido, las llamamos sólidos moleculares. Estos dos tipos de estructuras presentan el mismo tipo de enlace, pero tienen propiedades diferentes. ¿Por qué ocurre esto?

Los enlacescovalentes son muy fuertes. Requieren mucha energía para superarse. Por eso, los sólidos de red covalente tienen puntos de fusión y ebullición muy altos: para fundir la estructura, hay que superar los enlaces covalentes entre los átomos. Pero aunque las moléculas covalentes simples también contienen enlaces covalentes, tienen puntos de fusión y e bullición bajos y suelen ser gaseosas a temperatura ambiente. Esto se debe a que no es necesario superar los enlaces covalentes dentro de la molécula para fundir la sustancia, sino superar las débiles fuerzas intermoleculares entre las moléculas.

Del mismo modo, los sólidos de red covalente son duros y resistentes, gracias a los fuertes enlaces covalentes que los mantienen unidos. Además, tanto los sólidos de red covalente como las moléculas covalentes simples suelen ser malos conductores de la electricidad. Esto se debe a que no hay partículas cargadas libres para moverse y transportar una carga dentro de las estructuras.Los sólidos de red covalentes también son insolubles en agua.

Propiedades del enlace iónico

Aunque el enlace covalente y el enlace iónico existen en el mismo espectro, presentan propiedades muy diferentes. Veamos ahora las propiedades de los compuestos iónicos.

En primer lugar, las estructuras iónicas forman entramados gigantes, no moléculas. Los iones de un compuesto iónico son atraídos por todos los iones de carga opuesta que hay a su alrededor, formando una red iónica de iones alternativamente positivos y negativos que se extiende en todas direcciones. De hecho, esto crea una estructura cristalina. La atracción electrostática es fuerte, lo que confiere a los compuestos iónicos altos puntos de fusión y ebullición.

Los compuestos iónicos también son duros y quebradizos. Si los sacudes, sacas la red de su sitio; dos iones con la misma carga pueden encontrarse de repente uno al lado del otro. Se repelen, rompiendo la red.

Como sólidos, los compuestos iónicos son malos conductores del calor y la electricidad. Los iones cargados se mantienen firmemente en su lugar por la fuerte atracción electrostática y no pueden moverse. Pero cuando están fundidos o son acuosos, no se mantienen firmes en su sitio y pueden moverse, transportando cargas. Por eso, los compuestos iónicos fundidos y acuosos son buenos conductores de la electricidad. Por suerte para nosotros, la mayoría de los compuestos iónicos son muy solubles en agua. Algunos son incluso solubles en líquidos orgánicos.

Propiedades de los enlaces metálicos

A continuación, vamos a centrarnos en las propiedades del enlace metálico.

Como ocurre con los compuestos iónicos, los metales forman entramados gigantes. Solemos hablar de ellos como un conjunto de iones metálicos positivos en un mar de electrones deslocalizados, unidos por una fuerte atracción electrostática. Debido a esta fuerte atracción, los metales tienen puntos de fusión y ebullición de medios a altos.

Sin embargo, a diferencia de los compuestos iónicos, los metales suelen ser maleables y dúctiles. Los hierros positivos de los metales están dispuestos en filas, amortiguados por el mar de electrones, y pueden deslizarse unos sobre otros. Esto significa que los metales pueden moldearse a martillazos y estirarse para formaralambres.

El mar de electrones deslocalizados también ayuda a los metales a conducir. Los electrones son libres de moverse alrededor del conjunto de iones metálicos positivos, por lo que pueden transportar una carga. Por tanto, los metales son buenos conductores del calor y la electricidad. También son insolubles en agua.

Por último, la unión de los metales contribuye a su aspecto brillante y lustroso. Al iluminar un metal con una luz, se excitan algunos electrones deslocalizados en el exterior de la estructura. Para volver a su estado básico, liberan energía en forma de luz, emitiendo un brillo resplandeciente.

Comparación de enlaces y propiedades

Observar las propiedades de una especie suele ser una indicación útil de su tipo de enlace. Esto resulta especialmente útil cuando se observan especies que se alejan de las tendencias conocidas.

Por ejemplo, el cloruro de berilio, _BeCl2, está formado por átomos de berilio y cloro. El berilio es un metal y el cloro es un no metal. Por ello, cabría esperar que se unieran iónicamente. Sin embargo, en realidad se enlazan covalentemente, formando una molécula covalente simple. Podemos deducirlo observando las propiedades de la molécula: el cloruro de berilio tiene puntos de fusión y ebullición bajos.

Aquí tienes una tabla que compara los distintos tipos de enlace, y las estructuras y propiedades asociadas a ellos.

Periodicidad de los enlaces

Si conociéramos la posición de un elemento en la tabla periódica, ¿podríamos predecir cómo se enlaza? De hecho, a menudo podemos. El enlace muestra periodicidad.

Aquí está la tabla periódica.

La tabla periódica. Crédito de la imagen: commons.wikimedia.org

Sabemos que los metales, que se encuentran en la parte izquierda de la tabla periódica, se unen mediante enlace metálico. Cuando pasas al lado derecho de la tabla periódica, te encuentras con los no metales. Sabemos que tienden a unirse mediante enlace covalente. Al descender por una columna de la tabla periódica, conocida como grupo, te encuentras con elementos con propiedades muy similares. Esto ocurre porque los elementos del mismo grupo se enlazan de forma similar. De hecho, la configuración electrónica y la ubicación en la tabla periódica son buenos indicadores del enlace de un elemento.

Ya está. Ahora ya deberías poder explicar las diferencias entre los tres tipos de enlace y comparar las propiedades que confieren a una especie.