Estructuras Covalentes Gigantes

¿Qué son las estructuras covalentes gigantes?

Has visto cómo los no metales forman enlaces covalentes para formar moléculas. A veces estas moléculas son sencillas y pequeñas, como la molécula de Cloro. La molécula de cloro es diatómica, lo que significa que está formada por 2 átomos. A veces, los átomos de ciertos elementos se unen para formar una molécula gigante formada por millones de átomos. Estas moléculas se denominan estructuras covalentes gigantes.

Ejemplos de estructuras covalentes gigantes son el diamante, el grafito y el dióxido de silicio. Todos los átomos de una estructura covalente gigante están unidos por fuertes enlaces covalentes y se disponen en redes cristalinas . Toda su estructura son repeticiones de la disposición uniforme de los átomos.

Estructuras covalentes gigantes: Propiedades

Las estructuras covalentes gigantes son diferentes de las moléculas simples. Aunque los átomos de ambos tipos de moléculas están unidos mediante enlaces covalentes, en las moléculas simples esos enlaces sólo existen entre unos pocos átomos. En las estructuras covalentes gigantes, todos los átomos de la molécula están unidos por enlaces covalentes fuertes.

Todas las estructuras covalentes gigantes tienen estas propiedades generales

Puntos de fusión y ebullición elevados

Los enlaces covalentes son muy fuertes. Por tanto, para romper los enlaces covalentes entre cualquier átomo, se necesita mucha energía. Para fundir o hervir una sustancia de moléculas simples (como el Cloro), no necesitamos romper los enlaces covalentes entre los átomos de Cloro, sino que sólo necesitamos romper las fuerzas intermoleculares entre las moléculas. Sin embargo, para fundir una molécula covalente gigante, necesitamos romper todos los enlaces covalentes entre todos los átomos. Esto requiere mucha energía y por eso las moléculas covalentes gigantes tienen puntos de fusión y ebullición elevados.

Baja conductividad eléctrica

Lasestructuras covalentes gigantes tienen baja conductividad eléctrica. No tienen portadores de carga libres ni carga neta en la molécula, por lo que no pueden conducir la electricidad.

Insoluble en agua

Las moléculas covalentes gigantes son insolubles en agua. Para que una sustancia sea soluble en agua, tiene que establecer enlaces suficientemente fuertes con las moléculas de agua que puedan romper sus enlaces moleculares. Pero las moléculas covalentes gigantes suelen ser inertes debido a su estructura estable y a la presencia de enlaces covalentes fuertes. Por ello, no reaccionan con el agua y no se disuelven.

Estructuras covalentes gigantes: Ejemplos

Diamante

Empezamos este artículo mencionando el diamante. Todo el mundo sabe lo que es el diamante, pero ¿sabes cómo se fabrica y cuál es su composición química? El diamante es un alótropo del carbono. Esto significa que el diamante está compuesto totalmente por átomos de carbono. Es un mineral natural que se forma en las condiciones de alta temperatura y presión que se dan entre la corteza terrestre y el manto superior. La estructura gigante del diamante tiene átomos de carbono dispuestos en tetraedros. Cada átomo de carbono forma enlaces covalentes simples con otros 4 átomos de carbono. Puedes ver la figura para visualizar la estructura.

Disposición tetraédrica de los átomos de carbono en el diamante | Tutormyself

Propiedades del diamante

• La estructura del diamante es extremadamente estable. Combinado con los fuertes enlaces covalentes entre los átomos de carbono, ¡el diamante es el material más duro del mundo!
• El diamante es un excelente conductor del calor.
• El diamante es un mal conductor de la electricidad. Esto se debe a que no hay cargas libres en la estructura del diamante.
• El diamante tiene una amplia transparencia óptica. La estructura cristalina del diamante permite el paso de la luz, desde la ultravioleta hasta la infrarroja.
• Baja reactividad química - La estructura del diamante es muy estable y los átomos están fuertemente empaquetados con fuertes enlaces covalentes entre ellos. Por tanto, no reaccionan con ninguna sustancia y son inertes.
• Alto punto de fusión - 4.027°C.

Los diamantes se utilizan en muchas aplicaciones, como joyería, herramientas de corte y esmerilado (debido a su dureza), grabado, pulido, disipadores de calor y muchas otras aplicaciones. Si te interesa saber más sobre el Diamante, puedes encontrar un artículo dedicado a él aquí.

Grafito

El Grafito es otro alótropo del Carbono, lo que significa que está completamente formado por átomos de Carbono. La estructura del grafito es muy interesante. Cada átomo de Carbono forma sólo 3 enlaces covalentes simples con otros 3 átomos de Carbono. Los átomos forman anillos hexagonales, que se unen entre sí y forman capas. La estructura del grafito se forma cuando se apilan muchas capas de este tipo. Mira la figura para visualizarla mejor -

Estructura del grafito| Flash Educación

Como cada átomo de carbono sólo realiza 3 enlaces covalentes, queda un electrón libre no apareado en cada átomo. Este electrón está deslocalizado en la estructura del Grafito. Esto significa que esos electrones no están asociados a ningún átomo en particular y son libres de moverse. Estos electrones son esencialmente portadores de carga y, por tanto, facilitan la conducción de la corriente eléctrica. Por tanto, el grafito es un buen conductor de la electricidad.

Veamos otras propiedades del grafito.

Propiedades del grafito

• Elevado punto de fusión y ebullición - puede soportar ^3000oCsin cambiar químicamente en ausencia de Oxígeno.
• Alta conductividad del calor y la electricidad
• Baja reactividad química
• Suavey liso. Las capas tienen fuerzas intermoleculares débiles entre ellas y pueden deslizarse unas sobre otras.

El grafito se utiliza en minas de lápices, como lubricantes y contactos eléctricos en motores eléctricos, para el terminal anódico de las pilas y muchas otras aplicaciones industriales. Puedes leer con más detalle sobre el grafito aquí.

Dióxido de Silicio

La fórmula química del dióxido de silicio es _SiO2. Es el componente principal de la arena, y también del vidrio. El dióxido de silicio también se llama sílice. Al igual que el diamante, la estructura de la sílice es tetraédrica.

Disposición tetraédrica de los átomos en el dióxido de silicio | Mathsmadeeasy

Los átomos de silicio y oxígeno están presentes en proporción 1:2. Cada vértice de un tetraedro tiene un átomo de Silicio, y hay un átomo de Oxígeno entre dos átomos de Silicio cualesquiera.

Propiedades del dióxido de silicio

Puesto que su estructura es similar a la del diamante, sus propiedades también son similares a las del diamante:

• Elevada dureza.
• Alto punto de fusión de ^1713oC y alto punto de ebullición de ^2950oC.
• Insoluble en agua.
• Muybaja reactividad química.

El dióxido de silicio desempeña un papel muy importante en la fabricación de semiconductores. Todos los chips de microprocesadores electrónicos tienen Dióxido de Silicio como material componente. También se utiliza en la fabricación de adhesivos, hormigón y vidrio. También se utiliza en la fabricación de algunos sedantes.