- En este artículo hablaremos de las moléculas simples.
- Empezaremos viendo algunos ejemplos de moléculas simples.
- Para terminar, veremos las propiedades generales de las moléculas simples.
Moléculas simples
Las moléculascovalentes simples son pequeñas moléculas en las que los átomos se mantienen unidos mediante enlaces covalentes.
Unenlace covalente es un enlace químico en el que los elementos comparten pares de electrones entre sí. Los átomos se mantienen unidos por las fuertes fuerzas electrostáticas entre los núcleos de los átomos y el par de electrones compartido.
Las moléculas covalentes pequeñas o moléculas covalentes simples son moléculas formadas por unos pocos átomos. Tienen propiedades muy distintas de otros tipos de moléculas covalentes. Esto es el resultado de cómo se forman las moléculas y de cómo interactúan entre sí las moléculas individuales. Los átomos forman enlaces covalentes para alcanzar una configuración electrónica estable. Una configuración electrónica estable es cuando la capa de valencia (la capa de electrones más externa) de un átomo está completamente llena de electrones. Verás cómo ocurre esto cuando tratemos los ejemplos de moléculas sencillas.
Moléculas simples: Ejemplos
Ya has visto antes algunas de las moléculas simples. Vamos a ilustrarlas también mediante un diagrama de puntos y cruces. Un diagrama de puntos y cruces es útil para ilustrar los enlaces covalentes entre átomos. Los puntos representan los electrones de valencia de un átomo, mientras que las cruces representan loselectrones de valencia del otro átomo.
Molécula de hidrógeno
Se escribe H2. El átomo de hidrógeno tiene la configuración electrónica 1s1. Sólo tiene 1 electrón. El orbital 1s puede tener un máximo de 2 electrones. Por tanto, el Hidrógeno necesita 1 electrón más para tener una configuración electrónica estable. Así pues, 2 átomos de Hidrógeno comparten 1 electrón entre sí, por lo que ambos tienen 2. Esto se ilustra en el siguiente diagrama.
Fig. 1: Molécula de hidrógeno | IGCSE Química
Molécula de cloro
El cloro tiene la configuración electrónica [Ne] 3s² 3p⁵. Tiene 7 electrones en su capa de valencia (la 3ª capa) y sólo necesita 1 más para completar su octeto. Así pues, 2 átomos de cloro comparten 1 electrón entre sí, por lo que ambos tienen 1 extra. Esto se ilustra en la siguiente figura -
Fig. 2: Molécula de cloro | Química IGCSE
Observa que el diagrama de puntos y cruces sólo muestra los electrones de la capa de valencia.
Cloruro de hidrógeno
También conocido como ácido clorhídrico. Tanto el Hidrógeno como el Cloro necesitan 1 electrón para completar su capa de valencia, como has visto en los dos ejemplos anteriores. Por tanto, ambos átomos comparten 1 electrón entre sí y forman un enlace covalente.
Molécula de oxígeno
Se escribe como O2. El oxígeno tiene la configuración electrónica de [He] 2s² 2p⁴. Tiene 6 electrones en su capa de valencia (la 2ª capa) y necesita 2 más para completar su octeto. Así pues, dos átomos de oxígeno comparten 2 electrones cada uno, entre sí, y forman un doble enlace covalente. Éste es el primer ejemplo de doble enlace y se ilustra en el siguiente diagrama -
Monóxido de Dihidrógeno (Agua)
No te preocupes, el Monóxido de Dihidrógeno (H2O) es sólo el nombre químico del agua que bebes. Ya has visto que el Oxígeno necesita 2 electrones más para completar su octeto, y el Hidrógeno necesita 1 electrón para llenar completamente su capa de valencia. Así pues, 1 átomo de Oxígeno forma enlaces covalentes simples con 2 átomos de Hidrógeno, ¡y todos contentos! Esto se muestra en el diagrama -
Amoníaco
Elamoníaco esNH3. El nitrógeno forma 3 enlaces simples con 3 átomos de hidrógeno. El nitrógeno tiene la configuración electrónica de [He] 2s2 2p3. Tiene 5 electrones en su capa de valencia y sólo necesita 3 más para completar su octeto, por lo que comparte 3 electrones con 3 átomos de Hidrógeno.
Metano
El metanoes un alcano. Aprenderás más sobre los alcanos en Química Orgánica. El metano se escribe CH4. Es una molécula formada por 1 átomo de Carbono y 4 átomos de Hidrógeno. El carbono tiene la configuración electrónica de [He] 2s2 2p2 y necesita 4 electrones más para completar su octeto, por lo que forma 4 enlaces covalentes simples con 4 átomos de Hidrógeno diferentes, así -
Eteno
El eteno es un alqueno. Aprenderás más cosas sobre los alquenos en Química Orgánica.
Los alquenos y los alcanos no son lo mismo (fíjate en la diferencia de ortografía). Los alcanos son compuestos de carbono e hidrógeno (llamados hidrocarburos) que sólo tienen enlaces simples entre los átomos de carbono. Los alquenos son hidrocarburos que pueden tener 1 o más dobles enlaces entre átomos de Carbono.
En el ejemplo del Metano, has aprendido que el Carbono necesita 4 electrones más para completar su octeto. Por tanto, también debería poder formar dobles enlaces, ¿no? Correcto. En el Eteno, 2 átomos de Carbono forman dobles enlaces compartiendo 2 de sus electrones entre sí. Ahora, ambos necesitan 2 electrones más para completar su octeto, lo que hacen estableciendo enlaces sencillos con átomos de Hidrógeno. El eteno se escribe C2H4.
Todas las moléculas covalentes tienen una forma definida. La posición de todos los átomos de una molécula y su ángulo con respecto a otros átomos es fija. Las moléculas simples pueden tener varias formas. Estas formas se determinan según la teoría VSEPR.
La teoríaVSEPR significa teoría de la repulsión de pares de electrones de la envoltura de valencia.
Según la teoría VSEPR, las formas de las moléculas covalentes dependen del número de enlaces y del número de electrones no compartidos de un átomo. Los electrones no compartidos de un átomo en una molécula revolotean alrededor del átomo en nubes de electrones, e influyen en las posiciones relativas de varios átomos que forman esa molécula. También es posible determinar los ángulos de enlace y la longitud de los enlaces entre 2 átomos cualesquiera de una molécula.
Una molécula de agua en forma de V. Originales de StudySmarter
La teoría VSEPR y las formas de las moléculas no forman parte del plan de estudios de GCSE, pero si esto despierta tu interés, puedes aprender más en este artículo - Formas de las moléculas.
Moléculas simples: Propiedades
Las sustancias formadas por moléculas simples tienen algunas propiedades que pueden observarse en todas las sustancias formadas por dichas moléculas.
Bajo punto de fusión y ebullición
Los átomos de las moléculas simples se mantienen unidos mediante enlaces covalentes, que son muy fuertes y necesitan mucha energía para romperse. Las propias moléculas se mantienen unidas por fuerzas intermoleculares débiles, llamadas fuerzas de van der waals. Para fundir o hervir una sustancia, sólo es necesario romper las fuerzas de van der waals, cuya ruptura requiere poca energía. Por eso la mayoría de las sustancias de moléculas simples son gaseosas a temperatura ambiente.
Fig. 9: Fuerzas intermoleculares débiles / fuerzas de van der waals entre moléculas de agua | BBC
| Sustancia | Punto de fusión (oC) | Punto de ebullición (oC) | Estado a temperatura ambiente |
| Hidrógeno (H2) | -259 | -253 | gas |
| Oxígeno (O2) | -218 | -183 | gas |
| Metano (CH4) | -182 | -161 | gas |
| Nitrógeno (N2) | -210 | -196 | gas |
| Cloro (Cl2) | -101 | -35 | gas |
| Agua (H2O) | 0 | 100 | líquido |
El agua (H2O) es líquida a temperatura ambiente (no es de extrañar) porque tiene un punto de fusión de 0oC, que es superior al de la mayoría de las sustancias covalentes simples, pero sigue considerándose bajo.
Las fuerzas intermoleculares débiles, también conocidas como fuerzas de van der waals, aumentan a medida que aumenta el tamaño de las moléculas. Y a medida que aumentan las fuerzas de van waals, se necesita más energía para superarlas, lo que da lugar a puntos de fusión y ebullición más altos.
Tomemos como ejemplo los gases halógenos: cloro (Cl2), bromo (Br2) y yodo (I2). De los 3, la molécula de Cl2 es la más pequeña, la de Br2 es mayor que la de Cl2 y la de I2 es la mayor. Si lo que acabamos de aprender sobre las fuerzas de van der waals es cierto, el punto de fusión y ebullición debería aumentar a medida que pasamos del Cloro al Bromo y al Yodo. Y efectivamente, es cierto -
| Sustancia | Punto de fusión(oC) | Punto de ebullición(oC) |
| Cloro (Cl2) | -101 | -35 |
| Bromo (Br2) | -7.2 | 58.8 |
| Yodo (I2) | 113.7 | 184.3 |
Por tanto, los puntos de fusión y ebullición de las moléculas covalentes simples siempre aumentan a medida que descendemos de grupo.
No conductividad de la electricidad
Las moléculas simples tienen átomos unidos mediante enlaces covalentes. Un enlace covalente es un par de electrones compartidos entre átomos. Los átomos comparten electrones para completar sus octetos en su capa de valencia y alcanzar una configuración electrónica estable. Este proceso no da lugar a ninguna carga resultante que resida en las moléculas, ni a ningún electrón o ion libre que pueda actuar como portador de carga libre. Por tanto, las sustancias con moléculas simples no conducen la electricidad.
Las sustancias de moléculas simples no conducen la electricidad. Eso significa que el agua no conduce la electricidad.
Pero, ¿te has encontrado alguna vez con la advertencia de no apagar nunca un fuego eléctrico con agua? ¿O que debes mantenerte alejado del agua cuando utilices aparatos eléctricos como un secador de pelo? No intentes probarlo en casa, ¡podrías electrocutarte!
Esto se debe a que el agua que bebes y utilizas a diario conduce la electricidad debido a las impurezas que contiene. Las impurezas pueden ser sales o minerales que forman iones en el agua. Los iones del agua actúan como portadores de carga y conducen la electricidad.
El H2Opuro o el agua destilada nunca conducirían la electricidad.
Moléculas simples - Puntos clave
- Las moléculascovalentes simples son pequeñas moléculas en las que los átomos se mantienen unidos mediante enlaces covalentes.
- Un enlace covalente es un enlace químico en el que los elementos comparten pares de electrones entre sí.
- Algunos ejemplos de moléculas simples que se tratan en este artículo son: hidrógeno (H2), cloro (Cl2), oxígeno (O2), agua (H2O), amoníaco (NH3), cloruro de hidrógeno (HCl), metano (CH4) y eteno (C2H4).
- Las moléculas simples tienen un punto de fusión y ebullición bajos. Esto se debe a que las moléculas se mantienen unidas por fuerzas intermoleculares débiles / fuerzas de van der waals, que requieren poca energía para superarse.
- Las moléculas simples no conducen la electricidad. Esto se debe a que no tienen carga neta ni electrones libres que puedan actuar como portadores de carga.
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