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Todas las reacciones y todas las moléculas que encontramos en la vida existen gracias a los enlaces.
Los únicos elementos que solemos encontrar sin enlaces son los gases nobles.
Enlace químico: Definición
El enlace es la interacción de diferentes átomos para formar compuestos, moléculas, iones, cristales y todas las demás sustancias que componen el mundo.
Estos enlaces se producen por la atracción entre cargas positivas y negativas. Ya debes saber, por la Estructura Atómica y las Partículas Fundamentales, que los átomos están formados por protones, neutrones y electrones. La siguiente tabla resume sus cargas y ubicación en el átomo.
Puedes ver que los protones tienen una carga positiva y los electrones una carga negativa: estas son las únicas partículas cargadas dentro de un átomo. Toda la atracción y, por tanto, todo el enlace, se produce entre protones y electrones.
¿Por qué se forman los enlaces?
Los átomos buscan ser estables: les gusta estar en el estado de energía más bajo posible. Al unirse con otros átomos, en diversas combinaciones, pueden formar diferentes sustancias con estados de energía mucho menores.
La estabilidad depende del número de electrones que tenga un átomo en su capa de valencia, la más externa. Para ser lo más estable posible, un átomo debe tener una capa exterior llena de electrones, como la de un gas noble. Por eso, los gases nobles no forman fácilmente enlaces con otros átomos. ¡NO pueden ser más estables! En consecuencia, en cambio, los encontramos como gases monoatómicos.
Las sustancias monoatómicas están formadas por un solo átomo. En lugar de unirse a otro átomo, cada átomo flota en el espacio por sí mismo.
Los átomos unidos entre sí forman moléculas o compuestos.
- Una molécula está formada por dos o más átomos unidos químicamente.
- Si estos átomos proceden de dos o más elementos diferentes, entonces llamamos a la molécula un compuesto.
Tipos de enlaces químicos
Hay dos categorías de enlace conocidas como enlaces primarios y secundarios:
El enlace primario es lo que la mayoría de la gente asocia con la palabra enlace. Estos son el resultado de las fuerzas que ejercen los átomos entre sí y tiene lugar dentro de la molécula, por eso también se les denomina fuerzas intramoleculares. Suelen ser fuertes y difíciles de romper.
En cambio, los enlaces secundarios son mucho más débiles. Se conocen más comúnmente como fuerzas intermoleculares, ya que tienen lugar entre las moléculas.
Cuando hablamos de los enlaces, nos referimos a los enlaces primarios, a menos que se indique lo contrario.
Enlaces químicos intramoleculares
Sabemos que los átomos intentan formar enlaces para conseguir una capa de valencia completa de electrones. Lo consiguen por el movimiento de los electrones entre ellos. Pueden hacerlo de tres formas diferentes, que conllevan a tres tipos distintos de enlace:
- Compartir electrones da lugar a un enlace covalente.
- La donación de electrones da lugar a un enlace iónico.
- La deslocalización de electrones da lugar al enlace metálico.
Enlace covalente
Los átomos con enlace covalente comparten electrones entre sí, de modo que todos tienen capas de valencia de electrones completas.
Un enlace covalente es un par de electrones compartidos. Únicamente los no metales forman enlaces covalentes.
Los orbitales de los electrones de dos átomos diferentes se solapan y se forma un par de electrones compartidos con un electrón de cada átomo. El enlace se mantiene unido por la atracción entre el par de electrones negativos compartidos y los núcleos positivos de los dos átomos.
Enlace iónico
El enlace iónico se produce entre metales y no metales. Los enlaces iónicos se forman cuando un átomo metálico dona electrones a un no metal. Esto forma átomos cargados, conocidos como iones, que se atraen entre sí.
Un enlace iónico es una atracción electrostática entre iones con cargas opuestas.
Enlace metálico
Para que un metal por sí solo tenga una capa de valencia completa, debe hacer algo distinto: los electrones de la capa de valencia se deslocalizan y el metal forma iones metálicos positivos. A diferencia del enlace iónico, en el que los electrones son aceptados por otro átomo, en el enlace metálico los electrones flotan libremente dentro de la estructura. La atracción entre los electrones negativos y los iones metálicos positivos mantiene unido el metal.
Un enlace metálico es la atracción electrostática entre los electrones deslocalizados y los iones metálicos positivos.
Fuerzas intermoleculares
Como ya sabes, las sustancias formadas por dos o más átomos unidos por enlaces químicos se llaman moléculas y
Por ejemplo, dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno se unen para formar una molécula de agua.
Sabemos que los enlaces se encuentran dentro de las moléculas. Pero, ¿qué fuerzas se encuentran entre las moléculas?
La respuesta es: las fuerzas intermoleculares, también conocidas como enlaces secundarios. Hay tres tipos diferentes:
- Fuerzas de Van der Waals.
- Fuerzas dipolo-dipolo permanentes.
- Enlace de hidrógeno.
Fuerzas de Van der Waals
Las fuerzas de Van der Waals son el tipo más débil de fuerza intermolecular. Se dan entre todas las moléculas. El movimiento aleatorio de los electrones dentro de una molécula provoca un dipolo temporal, que induce un dipolo en una molécula vecina. La atracción entre los dos dipolos mantiene unidas las moléculas.
Fuerzas dipolo-dipolo permanentes
En algunas moléculas, los electrones están en constante movimiento, pero están más atraídos hacía uno de los átomos. Esto significa que un lado de la molécula es constantemente más negativo que el otro; a esto lo llamamos dipolo permanente. Los dipolos con cargas opuestas se atraen entre sí. Las fuerzas se conocen como fuerzas dipolo-dipolo permanentes y son más fuertes que las fuerzas de Van der Waals.
Enlace de hidrógeno
Algunas moléculas que contienen átomos de hidrógeno experimentan un tipo de fuerza intermolecular aún más fuerte que llamamos enlace de hidrógeno. Se produce entre moléculas que tienen un átomo de hidrógeno unido a un átomo de oxígeno, nitrógeno o flúor.
El siguiente diagrama clasifica los distintos tipos de enlaces, primarios y secundarios, también conocidos respectivamente como fuerzas intramoleculares e intermoleculares (según su fuerza relativa).
Aunque los enlaces de hidrógeno son el tipo de fuerza intermolecular más fuerte, siguen siendo mucho más débiles que las fuerzas intramoleculares (como los enlaces covalentes, iónicos y metálicos). Para ver con más detalle los distintos tipos de enlaces y fuerzas, consulta: Enlace covalente, Enlace iónico, Enlace metálico y Fuerzas intermoleculares.
Enlace y estructura química
Probablemente puedas intuir, con sólo mirar los objetos cotidianos que te rodean, que los diferentes tipos de enlace producen tipos de estructuras muy diferentes. Por ejemplo, un anillo de diamantes:
El metal que compone el anillo se funde o golpea fácilmente en su forma de toroide circular, pero el diamante incrustado en el centro es extremadamente duro y resistente. De hecho, el diamante no se funde en absoluto en condiciones atmosféricas normales: si lo calientas a temperaturas extremadamente altas, simplemente se sublima; es decir, se convierte directamente en un gas.
Esto se debe a que los metales se unen mediante enlaces metálicos, mientras que el diamante utiliza enlaces covalentes. Esto hace que ambas sustancias tengan estructuras y propiedades muy diferentes.
Sin embargo, el oxígeno también es una molécula covalente, ¡pero se comporta de una manera completamente diferente al diamante! Fíjate en sus estados de la materia, por ejemplo. Acabamos de aprender que un diamante necesita temperaturas extremas para sublimarse; en cambio, el oxígeno es un gas a temperatura ambiente.
Por tanto, podemos deducir que no es solo el tipo de enlace lo que afecta a las propiedades de una molécula, sino también la estructura y la disposición de los átomos y la forma en que los enlaces mantienen unida la molécula. La siguiente tabla ofrece un resumen de los distintos tipos de estructuras que encontramos en la química.
Geometría de moléculas
Ya hemos visto cómo los metales y las sustancias iónicas forman redes; pues, Algunas sustancias covalentes también lo hacen.
Una red es una disposición de átomos o moléculas que se repite regularmente.
Por ejemplo, la red iónica del cloruro de sodio alterna iones positivos de sodio e iones negativos de cloruro. Sin embargo, una simple molécula covalente no tiene una estructura reticular. En cambio, forma una molécula con una forma específica, según el número de pares de electrones y enlaces covalentes que contenga.
La forma de la molécula está determinada por los pares de electrones. Imagina dos imanes: si juntas los dos polos sur, intentarán separarse. Esto se debe a que las cargas similares se repelen; los pares de electrones son muy parecidos. Si tratas de acercar y juntar un par de electrones en los orbitales de un átomo, estos se repelerán e intentarán separarse lo máximo posible. Si todos los pares de electrones forman parte de enlaces covalentes, los enlaces estarán igualmente separados. Pero los pares de electrones que no forman parte de un enlace, conocidos como pares solitarios, tienen una fuerza de repulsión más fuerte que los pares enlazados: repelen más a otros pares de electrones y aplastan más a los pares enlazados.
- Un ejemplo es el metano: tiene cuatro pares de electrones en su capa exterior. Todos son pares enlazados y se repelen por igual. El ángulo entre cada uno de los pares enlazados es de 109,5º.
- Otro ejemplo es el agua (H2O), que también tiene cuatro pares de electrones en su capa externa. Sin embargo, dos de los pares son no enlazantes (no forman enlaces). Esto reduce el ángulo de enlace a sólo 104,5°.
La siguiente tabla resume las formas de las distintas moléculas covalentes, y contiene diagramas que te ayudarán a consolidar tus conocimientos.
| Nombre | Pares de electrones | Ángulo del enlace º | Ejemplo | Diagrama |
| Lineal | 2 pares enlazantes | 180 | BeCl2 |
|
| Plana trigonal | 3 pares enlazantes | 120 | BF3 |
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| Tetraédrico | 4 pares enlazantes | 109,5 | CH4 |
|
| Piramidal trigonal | 3 pares enlazantes y 1 no enlazante | 107 | NH3 |
|
| Angular | 2 pares enlazantes y 2 no enlazantes | 104,5 | H2O |
|
| Bipirámide trigonal | 5 pares enlazantes | 90 o 120 | PCl5 |
|
| Octaédrica | 6 pares enlazantes | 90 | SF6 |
|
Tabla 3. Tabla comparativa de las diferentes formas de las moléculas (con ejemplos)
Enlaces Químicos - Puntos clave
- El enlace es la interacción entre diferentes átomos para formar moléculas, compuestos y todas las demás sustancias que componen el mundo cotidiano que nos rodea.
- Los átomos se unen para alcanzar un estado energético más estable. Esto suele ocurrir moviendo los electrones para conseguir una capa de electrones externa completa, como la de un gas noble.
- Los enlaces primarios también se conocen como fuerzas intramoleculares y se producen dentro de las moléculas. Son mucho más fuertes que los enlaces secundarios, también conocidos como fuerzas intermoleculares. Los enlaces secundarios se producen entre moléculas.
- Los tres tipos de enlace primario son el covalente, el iónico y el metálico.
- Los tres tipos de enlace secundario son las fuerzas de Van der Waals, las fuerzas dipolo-dipolo permanentes y el enlace de hidrógeno.
- Los enlaces influyen en la forma, la estructura y las propiedades de una molécula o compuesto.
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Preguntas frecuentes sobre Enlaces químicos
¿Qué es un enlace químico?
El enlace es la interacción de diferentes átomos para formar compuestos, moléculas, iones, cristales y todas las demás sustancias que componen el mundo. Se produce por la atracción duradera entre cargas positivas y negativas.
¿Cuáles son los tipos de enlaces?
Existen dos categorías: enlaces primarios y enlaces secundarios.
- Los tres tipos de enlaces primarios son el covalente, el iónico y el metálico.
- Los tres tipos de enlaces secundarios son las fuerzas de Van der Waals, las fuerzas dipolo-dipolo permanentes y el enlace de hidrógeno.
¿Cómo se puede representar un enlace químico?
Un enlace se representa en química con una línea, que significa la unión de los dos electrones.
¿Por qué se forman los enlaces?
Los átomos buscan ser estables, les gusta estar en el estado de energía más bajo posible. Al unirse con otros átomos, en diversas combinaciones, pueden formar diferentes sustancias con estados de energía mucho menores.
¿Cómo se forma un enlace químico?
Sabemos que los átomos intentan formar enlaces para conseguir una capa de valencia completa de electrones. Lo consiguen por el movimiento de los electrones entre ellos.
Pueden hacerlo de tres formas diferentes, las cuales dan lugar a tres tipos distintos de enlace:
- Compartir electrones da lugar a un enlace covalente.
- La donación de electrones da lugar a un enlace iónico.
- La deslocalización de electrones da lugar al enlace metálico.
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