INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y

Eléctrica

Unidad Ticomán

ENLACE QUIMICO

MATERIA: Química Básica

Integrantes:

Chavarría Salazar Héctor Eduardo

López Sánchez Juan Daniel

Santaella Isaías

PROFESOR: Pedro Valdez Rodríguez

GRUPO: 1AM2

Fecha de entrega: 23/08/2012

Enlace químico

Los elementos químicos se combinan de diferentes maneras para formar toda una

variedad de compuestos inorgánicos y orgánicos. Hay compuestos gaseosos,

líquidos y sólidos, los hay tóxicos e inocuos, mientras que otros son altamente

benéficos para la salud. Las propiedades de cada compuesto dependen del tipo

de elemento químico que lo forman, el modo cómo se enlazan (tipo de enlace

químico), la forma y geometría de los agregados atómicos (moléculas) y de cómo

estos interactúan entre sí.

En 1916, el químico alemán Walther Kossel expuso que en las reacciones

químicas ocurren pérdida y ganancia de electrones por parte de los átomos, y por

ello estos adquieren la configuración electrónica de un gas noble. Sin duda Kossel

se refería al enlace iónico, y por lo tanto a los compuestos iónicos.

Posteriormente los químicos norteamericanos Gilbert Newton Lewis e Irving

Langmuir, cada uno en forma independiente estudiaron los compuestos iónicos y

no iónicos (covalentes), comprobando que los átomos al formar enlace químico

adquieren en su mayoría la estructura atómica de un gas noble (8 electrones en el

nivel externo), lo que hoy se llama Regla del Octeto.

En 1923, G. N. Lewis plantea su teoría de enlace por pares de electrones y

anuncia que el octeto se logra por medio de compartición de electrones. Entonces

a Kossel lo podemos considerar como el padre del enlace iónico, y a Lewis el

padre del enlace covalente.

En 1926, Walter Heitler y Fritz London demostraron que el enlace covalente en la

molécula de H2 se podría explicar mediante la mecánica cuántica.

La mecánica cuántica describe muy bien a los átomos y estructura electrónica de

los mismos; pero la situación en la molécula es muy diferente debido a la mayor

complejidad de esta, el aparato matemático es mucho más difícil de formular y los

resultados menos fáciles de obtener e interpretar.

Hoy en día, los químicos disponen de métodos de cálculo y de técnicas

experimentales muy sofisticadas que permiten conocer con exactitud la forma,

geometría y dimensiones de las moléculas.

CONCEPTO:

El enlace químico es la fuerza que mantiene unidos a los átomos (enlace

interatómico) para formar moléculas o formar sistemas cristalinos (iónicos,

metálicos o covalentes) y moléculas (enlace intermolecular) para formar los

estados condensados de la materia (sólido y líquido), dicha fuerza es de

naturaleza electromagnética (eléctrica y magnética), predominante fuerza

eléctrica.

PRINCIPIO FUNDAMENTAL:

Los átomos y moléculas forman enlaces químicos con la finalidad de adquirir un

estado de menor energía, para asa lograr una condición de mayor estabilidad. En

el caso de los átomos, la estabilidad se reflejara en un cambio de su configuración

electrónica externa.

Veamos la formación de la molécula de HCl

La misma energía se requiere como mínimo para romper o disociar el enlace

(energía de disociación)

Con una gráfica veamos la variación de energía en la formación del enlace.

El enlace iónico es la fuerza de atracción eléctrica se produce cuando átomos de

elementos metálicos (especialmente los situados más a la izquierda en la tabla

periódica -períodos 1, 2 y 3) se encuentran con átomos no metálicos (los

elementos situados a la derecha en la tabla periódica -especialmente los períodos

16 y 17).

En este caso los átomos del metal ceden electrones a los átomos del no metal,

transformándose en iones positivos y negativos, respectivamente. Al formarse

iones de carga opuesta éstos se atraen por fuerzas eléctricas intensas, quedando

fuertemente unidos y dando lugar a un compuesto iónico. Estas fuerzas eléctricas

las llamamos enlaces iónicos.

Ejemplo: Cloruro de Sodio (NaCl)

Algunos cationes y aniones que participan en los enlaces iónicos:

Catión Nombre Anión Nombre

Na+1 Sódico F-1 Fluoruro

K+1 Potásico Cl-1 Cloruro

Mg+1 Magnésico S= Sulfuro

Ca+2 Cálcico Br-1 Bromuro

NH4+1 Amonio CO3

= Carbonato

Compuesto Iónico: Es aquel compuesto químico donde existen enlaces iónicos,

por lo tanto no se presenta como molécula.

Ejemplos: NaCl, CaCO3, NH4Cl, NH4Br, Na2CO3, KBr, MgCl2

Propiedades de los Compuestos Iónicos:

1. A temperatura ambiental son sólidos, cuya estructura está definida por lo que

son cristalinos (la atracción de los iones es polidireccional)

2. Generalmente son solubles en agua y otros solventes polares como etanol,

acetona, etc.

3. Tienen alta temperatura de fusión y ebullición.

ENLACE COVALENTE; SIMPLE MÚLTIPLE COORDINADO POLAR

Un enlace covalente se efectúa entre elementos de alta electronegatividad, es decir, de no metales y siempre por compartición de pares de electrones.

Enlaces múltiples

Cuando se presenta una simple covalencia entre dos átomos es por compartición de un par de electrones, pero si son dos pares de electrones los que se comparten, entonces será una doble covalencia y se puede presentar hasta una triple.

Enlace covalente coordinado

Naturaleza del enlace: Un átomo no metálico comparte un par de electrones con otro átomo pero el segundo los acomoda en un orbital vacío. Se dice entonces que el primer átomo da un par de electrones o que ambos átomos se coordinan para completar su octeto.

Ejemplo:

Enlace covalente polar

Naturaleza del enlace: Cuando dos átomos no metálicos de diferentes electronegatividades se unen, comparten electrones, pero la nube electrónica se deforma y se ve desplazada hacia el átomo de mayor electronegatividad, originando polos en la molécula, uno con carga parcialmente positiva y el otro con carga parcialmente negativa.

La diferencia de estas electronegatividades es, por lo general, menos a 1.7.

Ejemplo:

Sustancias con este tipo de enlace: H2O, HBr, PCl3, SO2, NH3, H2SO4, HNO3

Propiedades de las sustancias con este enlace:

Moléculas que existen en los tres estados físicos de agregación de la masa Gran actividad química Solubles en solventes polares Conductores de electricidad en solución acuosa

EL ENLACE METÁLICO

La mayor parte de los elementos químicos son metales. Los metales presentan propiedades físicas y químicas particulares que los distinguen de las demás sustancias.

Brillo Metálico: el brillo característico de los metales se atribuye a que, en general, sus superficies pulidas no absorben la luz si no que la reflejan.

Ductilidad y maleabilidad: los metales pueden ser estirados en hilos (son dúctiles) o transformado en delgadas laminas (son maleables) con relativa facilidad, cosa que no ocurre en los sólidos no metálicos.

Conductividad: los metales son buenos conductores de calor y electricidad.

Emisión de electrones: en determinadas condiciones, los metales tienen la propiedad de emitir electrones cuando reciben energía térmica o energía luminosa.

Estas propiedades de los metales nos sugieren que sus átomos deben estar unidos de una manera muy especial. Sus propiedades físicas y químicas están estrechamente vinculadas con el tipo de enlace que presentan. Además, todos los elementos metálicos poseen muy baja electronegatividad y baja energía de ionización, por lo que tienen gran tendencia a formar cationes.

Para explicar las propiedades de los metales, podemos imaginar que los átomos de un metal constituyen una red cristalina formada por un conjunto de iones positivos, inmerso en una nube de electrones. Estos electrones que son los más débilmente unidos al núcleo de cada átomo, gozan de cierta independencia para moverse a lo largo de toda la red.

No están asociados con ningún núcleo en especial, sino que forman una especie de nube electrónica que pertenece por igual a todos los átomos del cristal metálico. En estos cristales metálicos los iones positivos poseen posiciones fijas, mientras que los electrones navegan con relativa facilidad en el cristal. El sistema mantiene su estabilidad debido a la atracción existente entre los iones positivos y la nube electrónica.

Imagen física de la unión metálica.

La alta conductividad térmica y eléctrica se debe justamente a la presencia de estos electrones relativamente libres. Al entregar entregarle calor a un metal, este lo absorbe aumentando la energía cinética de los electrones lo que le permite moverse más rápidamente a través del cristal, cediendo parte de la energía y calentando las partes más frías.

Los átomos de los metales se mantienen unidos por el enlace metálico, en el cual los electrones externos constituyen la nube electrónica. Estos electrones gozan de cierta libertad de movimiento al azar a través del retículo cristalino.

Movimiento aleatorio de los electrones.

FUERZAS INTERMOLECULARES

Dentro de una molécula, los átomos están unidos mediante fuerzas intramoleculares, es decir, enlaces iónicos, metálicos o covalentes principalmente. Estas son las fuerzas que se deben vencer para que se produzca un cambio químico. Son estas fuerzas, por lo tanto, las que determinan las propiedades químicas de las sustancia.

Sin embargo existen otras fuerzas denominadas intermoleculares que actúan sobre distintas moléculas o iones y que hacen que estos se atraigan o se repelan. Estas fuerzas son las que determinan las propiedades físicas de las sustancias como, por ejemplo, los estados de agregación, el punto de fusión, el punto de ebullición, la densidad, entre otros. Para pasar del estado liquido al estado gaseoso se debe suministrar suficiente energía para superar las fuerzas de atracción entre las moléculas.

Las fuerzas intermoleculares pueden ser de varios tipos:

1. Fuerzas de Van der Waals Nombradas así en honor al físico holandés Johannes Van der Waals, quien recibió el premio nobel de física en 1910 por su trabajo acerca de las propiedades de los gases y de los líquidos.

Estas son las fuerzas a) Dipolo-dipolob) Dipolo-dipolo inducidoc) Fuerzas de dispersión o fuerzas de London

2. Enlace de hidrogeno o puente de hidrogeno

Fuerza dipolo-dipolo

Para comprender este tipo de fuerzas necesitamos saber que las moléculas pueden ser polares y no polares.

Es polar aquella molecular en la que la distribución de cargas eléctricas no es simétrica respecto a un centro. El carácter dipolar de ciertas moléculas depende de la presencia de enlaces covalentes

polares en su estructura, aunque pueden existir moléculas con enlaces polares pero que sin embargo no tengan momento dipolar neto, es decir, no presenten polaridad. Es necesaria cierta simetría para que aparezca polaridad. La asimetría

en la distribución de las cargas eléctricas confiere a la molecular su carácter polar, medido por el momento dipolar.

Las moléculas polares pueden atraerse electrostáticamente entre sí, alineándose de modo que los extremos positivos y los negativos se acerquen. Tal atracción se denomina dipolo-dipolo.

Fuerza dipolo-dipolo inducido

Si se coloca una molecular polar cerca de una no polar, la distribución electrónica de esta se modifica ocasionando una clase de dipolo el cual se denomina dipolo inducido. Es decir este tipo de fuerza ocurre cuando una molécula polar o dipolo, al estar cerca de una no polar, induce a dicha molécula a un dipolo transitorio generando una fuerza de atracción intermolecular conocida como dipolo-dipolo inducido. Son fuerzas mucho más débiles que las de dipolo-dipolo.

a) Distribución de la carga eléctrica en una molécula apolar. b) Se acerca un dipolo. c) Se induce la formación de un dipolo. d) Se genera una fuerza entre el dipolo y el dipolo inducido

Fuerzas de dispersión

¿Podrá existir alguna fuerza entre moléculas no polares?

Las fuerzas de dispersión o fuerzas de London tienen lugar cuando las moléculas no contienen dipolos es decir son apolares. Entonces:

¿Cómo es que logran atraerse?

Pensemos en una molécula como una entidad no estática, pero conteniendo electrones en constante movimiento; es razonable pensar que en un determinado momento la distribución en esa molécula puede no ser perfectamente simétrica y aparecen entonces pequeños dipolos instantáneos en este momento.

Esos dipolos desaparecerán en muy poco tiempo, pudiendo llevar a una molécula neutra o a otros dipolos, inclusive contrarios, pero en un corto espacio de tiempo en que ellos existen pueden inducir a la formación de dipolos contrarios en la molécula vecina, llevando a las dos a atraerse mutuamente.

Puente de Hidrogeno

El átomo de hidrógeno tiene propiedades especiales por ser un átomo muy pequeño, sin electrones en el interior, por dentro de la capa de valencia existen apenas el núcleo del átomo y el protón.

Una de las propiedades que solo el átomo de hidrógeno presenta es la capacidad de ejercer una fuerza de atracción intermolecular llamada enlace de hidrógeno, o puente de hidrógeno. El enlace de hidrógeno solo puede ocurrir cuando el hidrógeno estuviese enlazado a un átomo pequeño y muy electronegativo: apenas F, O, N satisface las condiciones necesarias.

Cuando el hidrógeno esta enlazado a un átomo muy electronegativo, la densidad electrónica en torno del protón se establece bastante baja, esta parte de la molécula es entonces fuertemente atraída por los pares de electrones del F, O, N de otra molécula, estableciendo el enlace de hidrógeno.

CUESTIONARIORelaciona cada columna con su respuesta correcta.

1) (k) Brillo metálico, ductilidad, maleabilidad, conductividad, son propiedades de:

2) (z) Los metales tienen tendencia a formar metales gracias a su:

3) (f) Teoría que explica el comportamiento del enlace metálico.

4) (r) Son fuerzas de atracción entre las moléculas.

5) (p) Mantienen juntos a los átomos en una molécula.

6) (q) Fuerza en el que las moléculas se alinean positivo con negativo.

7) (b) Fuerza en el que una molécula polar induce a una no polar a un dipolo temporal.

8) (v) Fuerza que se da entre moléculas apolares.

b) Dipolo-dipolo inducido.

z) Baja electronegatividad y energía de ionización.

r) Fuerzas intermoleculares.

k) El enlace Metálico.

p) Fuerzas intramoleculares.

f) Nube de electrones.

v) Fuerzas de dispersión

q) Fuerzas dipolo-dipolo

9) Los elementos que participan en un enlace covalente son un no metal y un no metal

10)Explica la importancia de la electronegatividad de los elementos en el enlace covalente polar. La diferencia de electronegatividad en los elementos que participan en el enlace propician que la nube electrónica se desplace hacia el átomo de mayor electronegatividad, originando polos, uno parcialmente positivo y el otro parcialmente negativo.

11)¿Qué origina los enlaces covalentes múltiples? Los pares de electrones compartidos en el enlace, cuando es un par, se habla de un enlace simple; cuando son dos pares, se tiene un doble enlace y cuando son tres pares de electrones compartidos se obtiene un enlace triple.