Enlaces químicos y el estado sólido

Unidad 2. Enlaces químicos y el estado sólido.

3.1 Introducción.

Hoy en día se conocen más de cien átomos diferentes correspondientes al número de elementos conocidos.

La mayoría de los elementos no se encuentran en la naturaleza aisladamente, sino combinados con los átomos de otros elementos, formando miles de sustancias con las que estamos en contacto continuamente.

La cantidad de sustancias que existen se debe a la combinación mediante los electrones que se encuentran en los niveles externos, por lo tanto, el último nivel energético es determinante en las propiedades químicas del elemento.

El estudio de muchos elementos y compuestos ha llevado a la conclusión de que al formarse los compuestos, los átomos de ciertos elementos tienden a ganar electrones y los otros a perderlos, debido a esta tendencia entre dos átomos puede darse una transferencia de electrones o también puede haber compartición, pudiendo resultar de cada uno de estos procesos una disposición estable de los electrones.

Electrones de valencia.

Los electrones que se encuentran en el nivel más externo se llaman electrones de valencia y son los que intervienen en una reacción química.

Los elementos se agrupan en cuatro clases:

1. Elementos cuyos átomos pierden electrones para formar compuestos: son los metales.

2. Aquellos cuyos átomos ganan electrones son los no-metales.

3. Un tipo intermedio son los metaloides o elementos frontera.

4. Elementos que no se combinan con facilidad con los demás son los gases nobles, solamente se conocen compuestos con los más pesados, ejemplo el xenón.

Estos últimos elementos poseen ocho electrones en su nivel más externo; excepto el He que posee dos electrones, lo cual indica que poseen muy baja capacidad de combinación, por lo tanto, una gran estabilidad (no tienen necesidad de combinación).

A esta configuración de 8 electrones en el nivel más externo se le llama OCTETO.

Se cree que al combinarse los átomos de la gran mayoría de los elementos logran estabilidad comparable a la de los gases nobles completando su octeto y dando lugar a la formación de compuestos.

3.2 Concepto de enlace químico.

Cuando dos o más átomos se aproximan, manifiestan atracción entre ellos y será en esta región electrónica donde se manifiesta finalmente la unión o enlace.

El enlace químico se define como las fuerzas que mantienen unidos a los átomos de una molécula.

Se ha mencionado anteriormente que los gases nobles son estables debido a que tienen 8 electrones (octeto) en su último nivel. Los átomos de los demás elementos pueden lograr el octeto de dos formas:

a) Por transferencia de electrones a otros átomos. Enlace iónico.

b) Por compartición de electrones. Enlace covalente y covalente coordinado.

3.3 Clasificación de los enlaces químicos.

Iónico

Polar

No polar

Enlace químico Covalente

Múltiple

Coordinado

Metálico

3.4 Aplicaciones y limitaciones de la Regla del Octeto.

El enlace covalente.

Aunque el concepto de molécula se remonta al Siglo XVII, no fue sino a principios del S. XX que los químicos empezaron a comprender cómo y por qué se forman las moléculas.

3.5 Enlace iónico.

DEFINICION.

Es la atracción electrostática entre iones de carga opuesta.

Aquellos elementos que tienen 1 o 2 electrones en el último nivel energético, tienden a cederlos para adquirir estabilidad de un gas noble convirtiéndose en iones positivos. Cuando a los elementos les faltan 1 o 2 electrones para completar su octeto son capaces de aceptar 1 o 2 para adquirir también estabilidad, por lo que se convierten en iones negativos. Una vez que se han formado los iones, entre los de carga opuesta, se manifiesta una atracción electrostática, ejemplo:

Na11 1s2 2s2 2p6 3s1 Na+ 1s2 2s2 2p6

Cl17 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Cl- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

La representación de estos iones se realiza mediante el símbolo de estos elementos con carga de los electrones perdidos (+) o ganados (-).

La estructura de las sustancias con enlace iónico está formada por una serie de iones positivos y negativos dispuestos ordenadamente mediante una malla cristalina.

( Ver Raymond Chang página 430,438, +25) (455, 463)

3.6 Propiedades de los compuestos iónicos.

1. conducen la corriente eléctrica.

2. solubles en disolventes polares (agua)

3. altos puntos de fusión (superior a los 500 0C).

4. no combustibles.

5. aproximadamente 100,000 compuestos.

6. sólidos, cristales de forma geométrica definida.

3.7 Enlace covalente.

Es la unión entre dos átomos mediante un par de electrones, los cuales cada uno ha cedido uno y son compartidos por ambos.

En este tipo de enlace cada uno de los átomos unidos comparte un electrón con el otro átomo.

Estructura del Flúor, F9, 1s2 2s2 2p5

1s 2s 2px 2py 2pz

Por ejemplo, la estructura del F2 (molécula), entonces, para formar la molécula del flúor, se observa que tiene siete electrones de valencia 2s y 2p solo hay un electrón no apareado por lo que cada átomo comparte un electrón para formar el enlace covalente, este enlace se representa con un guión, ya que es un enlace sencillo.

Cada átomo adquiere, con un electrón la estabilidad de un gas noble.

Los restantes electrones de los átomos de Flúor no intervienen en el enlace por estar en niveles internos, tanto el núcleo como los electrones internos constituyen el Kernell (corazón) del átomo.

En este tipo de enlace los átomos se encuentran permanentemente unidos y sólo podrán ser separados al ocurrir una reacción química que dañen el enlace.

En la molécula del hidrógeno H2 el enlace covalente

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