¿Recuerdas cómo es la estructura de los átomos? Están constituidos por tres partículas: los protones (con carga positiva), los neutrones (con carga neutra) y los electrones (con carga negativa). Los protones y neutrones se condensan en un núcleo alrededor del cual orbitan los electrones (formando una nube). Estos electrones son los responsables de los enlaces que se forman entre los átomos. Pero, ¡recuerda!: los átomos de distintos elementos tienen diferentes propiedades, por lo que podríamos intuir que en un enlace los de átomos de diferentes elementos podrían comportarse de maneras distintas. ¡Y, realmente en muchos casos, es así! Su capacidad para atraer los electrones que se comparten a través de un enlace varía; a esta propiedad se le conoce como electronegatividad.
Los valores de electronegatividad pueden ser utilizados por los químicos para predecir si los enlaces entre diferentes tipos de átomos son polares, apolares o iónicos. Hay muchos factores que afectan a la electronegatividad dentro de los átomos; también hay tendencias que relacionan los elementos de la tabla periódica con la electronegatividad.
Este artículo trata sobre la electronegatividad: la fuerza de atracción que determina los enlaces que se establecen entre los átomos.
Comenzaremos definiendo la electronegatividad y la electropositividad.
- A continuación, veremos los factores que afectan la electronegatividad y las tendencias de esta propiedad en la tabla periódica.
- Después, explicaremos la relación entre la electronegatividad y los tipos de enlace.
- Luego, aprenderemos a calcular la diferencia de electronegatividad y a interpretar estos valores .
- Finalmente, relacionaremos la electronegatividad y la polarización del enlace.
Electronegatividad y electropositividad
La electronegatividad es la capacidad de un átomo para atraer hacia sí el par de electrones que se comparten en un enlace.
El concepto opuesto y valor complementario de la electronegatividad es la electropositividad, definida como la capacidad de un átomo para ceder el par de electrones que se comparten en un enlace. Dependiendo de dos de sus propiedades: el número atómico (Z) (o carga nuclear) y el radio atómico, los elementos tienden a ser electronegativos o electropositivos. Revisemos cada uno de estos conceptos.
¿Qué es la electronegatividad?
La electronegatividad es una de las propiedades periódicas principales.
Las propiedades periódicas son todas aquellas características de los elementos que muestran una tendencia o patrón asociado a la tabla periódica.
En la tabla periódica, los elementos más electronegativos se ubican en la parte superior derecha.
- El flúor (F), el oxígeno (O) y el cloro (Cl) son los elementos que alcanzan los valores más altos de electronegatividad: 3,98, 3,44 y 3.26, respectivamente.
Los elementos electronegativos son aquellos que tienden a atraer los electrones que se comparten en los enlaces, lo cual les confiere una carga parcialmente negativa.
¿Qué es la electropositividad?
El concepto opuesto a la electronegatividad es la electropositividad. Todo elemento que no es electronegativo es electropositivo, lo que significa que sus átomos bien tienden a atraer electrones, o bien tienden a cederlos.
Los elementos electropositivos son aquellos que, al establecerse un enlace, tienden a ceder sus electrones. Así, pueden llegar, incluso, a adquirir cargas parcialmente positivas.
Como es de esperarse, los patrones de electropositividad en la tabla periódica son inversos a los de la electronegatividad, por lo que los elementos más electropositivos se sitúan en la parte inferior izquierda de la tabla periódica; específicamente en los grupos IA y IIA.
- Allí encontramos al cesio (Cs), el francio (Fr) y el rubidio (Rb) con los valores más bajos de electronegatividad: 0,79, 0,79 y 0,82, respectivamente.
Pero ¿De dónde salen estos valores? Continúa leyendo y lo verás.
¿Qué factores afectan a la electronegatividad?
Veamos algunos factores que afectan a la electronegatividad.
Radio atómico
El radio atómico es la distancia entre los electrones de valencia (que están en la capa más externa) y los neutrones y protones (que se condensan en el núcleo).
Cuanto más corta sea la distancia entre los electrones externos negativos y el núcleo positivo, más fuerte será la atracción entre ellos. Esto significa que si los electrones están más alejados del núcleo, la atracción será más débil. Por lo tanto: si disminuye el radio atómico, la electronegatividad aumenta.
Carga nuclear
La carga nuclear hace referencia al número de protones en el núcleo.
Los electrones con carga negativa y los protones con carga positiva se atraen entre sí. Por ello, si se aumenta el número de protones, también aumenta la atracción del núcleo hacia los electrones de la capa más externa.
¡Cuidado!: No confundas la carga nuclear con la carga de un elemento o compuesto.
Apantallamiento
Si se aumenta el número de capas y subcapas internas de un átomo, la electronegatividad disminuye. Esto se debe a que los electrones de las capas internas protegen a los electrones externos de la atracción del núcleo. Esto hace que la atracción entre los electrones externos y el núcleo disminuya. Por lo tanto, la adición de subcapas y capas interiores extra hace que los electrones exteriores se sientan menos atraídos por el núcleo, por menor carga efectiva nuclear (Zeff)
Electronegatividad en la tabla periódica
Los halógenos son los elementos más electronegativos de la tabla periódica; el flúor (F) es el elemento más electronegativo de todos, con un valor de 4,0. Los elementos menos electronegativos son el cesio (Cs) y el francio (Fr) con valor aproximado de 0,7.
Veamos algunas tendencias básicas de la electronegatividad, que generalmente se mantienen en la tabla periódica.
Electronegatividad hacia abajo en un grupo
La electronegatividad disminuye al bajar de grupo en la tabla periódica.
- La carga nuclear aumenta, a medida que se añaden protones al núcleo. Sin embargo, el efecto de apantallamiento también aumenta, ya que hay una capa de electrones adicional en cada elemento que desciende de grupo.
- El radio atómico aumenta, a medida que se desciende en el grupo, puesto que se añaden más capas de electrones, lo que hace que el átomo sea más grande. Este aumento de la distancia entre el núcleo y los electrones más externos, causa una fuerza de atracción más débil entre ellos.
Electronegatividad a lo largo de un periodo
A medida que se avanza en un periodo de la tabla periódica, la electronegatividad aumenta.
- La carga nuclear aumenta, porque el número de protones en el núcleo aumenta. Sin embargo, el apantallamiento se mantiene constante, ya que no se añaden nuevas capas a los átomos, y los electrones se añaden siempre a la misma capa.
- Como resultado de esto, el radio atómico disminuye; porque la capa más externa se acerca al núcleo, por lo que la distancia entre el núcleo y los electrones más externos disminuye. El resultado es una mayor atracción para el par de electrones de enlace.
Tabla periódica de la electronegatividad
Para terminar con esta parte del tema, veremos una tabla periódica que te será muy útil para entender las variaciones en la electronegatividad a lo largo de la tabla periódica. También puedes utilizarla para realizar los ejercicios que te pidan. La tabla es la siguiente:
Figura 3: Observa esta tabla periódica en la que se indican las electronegatividades de los elementos.
Diferencia de electronegatividad de los elementos
La diferencia de electronegatividad entre dos elementos de una molécula define el tipo de enlace que estos establecerán. Los valores mínimos y máximos que determinan el tipo de enlace están estandarizados por la escala de Pauling.
El fluoruro de cesio es el resultado de la unión entre el cesio y el flúor. Estos dos elementos alcanzan la diferencia de electronegatividad más alta que puede existir entre dos elementos: 4,0-0,7= 3,3.
Escala de Pauling
Es una escala numérica de electronegatividades, que va de 0 a 4. Puede utilizarse para predecir el porcentaje de carácter iónico o covalente de un enlace químico:
| Diferencia de electronegatividad | Tipo de enlace |
<0,5 | Covalente apolar |
0,5 a 2 | Covalente polar |
| >2,0 | Iónico |
Tabla 1: Tipos de enlaces y su electronegatividad
Normalmente:
- Si la diferencia de electronegatividad es superior a 2,0, es probable que el enlace sea iónico.
- Si la diferencia es inferior a 0,5, el enlace será un enlace covalente apolar.
- Si la diferencia de electronegatividad está entre 0,5 y 1,9, el enlace será un enlace covalente polar.
Es importante recordar que el enlace es un espectro y que algunos límites no son claros. Algunas fuentes afirman que un enlace covalente polar es solo hasta 1,6 en la diferencia de electronegatividad. Esto significa que el enlace debe juzgarse caso por caso en lugar de ceñirse siempre a las reglas anteriores.
Enlaces covalentes
Enlace apolar
Las moléculas formadas por un solo elemento, como los gases diatómicos H2, Cl2 y O2., contienen enlaces que son puramente covalentes. En estas moléculas, la diferencia de electronegatividad es nula, ya que ambos átomos tienen el mismo valor de electronegatividad y, por tanto, el reparto de la densidad electrónica es igual entre los dos átomos. Esto significa que la atracción hacia el par de electrones de enlace es igual, lo que da lugar a un enlace covalente apolar.
Enlace polar
Sin embargo, cuando átomos con diferentes electronegatividades forman una molécula, el reparto de la densidad electrónica no se distribuye por igual entre los átomos. Esto da lugar a la formación de un enlace covalente polar. En este caso, el átomo más electronegativo (el de mayor valor en la escala de Pauling) atrae hacia sí el par de electrones del enlace. Debido a esto, aparecen cargas parciales en la molécula, ya que el átomo más electronegativo gana una carga parcial negativa, mientras que el átomo menos electronegativo gana una carga parcial positiva.
La electronegatividad y los enlaces iónicos
Un enlace iónico se forma cuando un átomo transfiere completamente sus electrones a otro átomo. Esto ocurre cuando hay una diferencia suficientemente grande entre los valores de electronegatividad de los dos átomos de una molécula: el átomo menos electronegativo transfiere su(s) electrón(es) al átomo más electronegativo. El átomo que pierde su(s) electrón(es) se convierte en un catión, que es una especie con carga positiva; mientras que el átomo que gana el(los) electrón(es) se convierte en un anión, que es una especie con carga negativa.
Compuestos como el óxido de magnesio (MgO), el cloruro de sodio (NaCl) y el fluoruro de calcio (CaF2) son ejemplos de ello.
Si quieres profundizar en la explicación de este tipo de enlaces, visita Enlace covalente y Enlace iónico.
¿Cómo calcular la electronegatividad?
Para calcular la polaridad del enlace de una molécula, hay que restar el valor de electronegatividad menor del mayor.
Veamos algunos ejemplos:
- La molécula de fluoruro de litio (LiF): La diferencia de electronegatividad es de 4,0 - 1,0 = 3,0, por lo que representa un enlace iónico.
- La molécula de fluoruro de hidrógeno (HF): La diferencia de electronegatividad es de 4,0 - 2,1 = 1,9, por lo que representa un enlace covalente polar.
Ahora, respondamos las siguientes preguntas:
¿Qué tipo de enlace se da entre el carbono y el bromo en el bromuro de carbono (IV) CBr4?
El carbono tiene un valor de electronegatividad de 2,5 y el bromo tiene un valor de 3,0. Por lo tanto, la electronegatividad del enlace C-Br es: 2,8 - 2,5 = 0,3. Entonces, el enlace carbono-bromo es un enlace covalente apolar.
¿Qué tipo de enlace se da entre el carbono y el cloro en el cloruro de carbono (IV) CCl4?
El primero tiene un valor de electronegatividad de 2,5 y el segundo tiene un valor de 3,0. Por lo tanto, la electronegatividad del enlace C-Cl es: 3,0 - 2,5 = 0,5. Entonces, se trata de un enlace covalente apolar.
Electronegatividad y polarización
Como se ha mencionado previamente:
- Si los dos átomos tienen electronegatividades similares, entonces los electrones se sitúan en medio de los dos núcleos y el enlace será no polar.
- En cambio, si dos átomos tienen diferentes electronegatividades, los electrones de enlace son atraídos hacia el átomo que es más electronegativo, formando un enlace polar.
Debido a la distribución asimétrica de los electrones, se asigna una carga parcial a cada átomo y, como resultado, la molécula presenta un dipolo.
Un dipolo es una diferencia en la distribución de la carga entre dos átomos enlazados. Está causada por un cambio en la densidad de electrones en el enlace. La distribución de la densidad electrónica depende de la electronegatividad de cada átomo.
Se dice que un enlace es más polar si la diferencia de electronegatividad es mayor y, por tanto, se da un mayor desplazamiento de la densidad electrónica; esto genera un dipolo.
Puedes leer sobre esto con más detalle en Polaridad.
Ya hemos terminado. ¡Esperamos que ahora seas un experto en electronegatividad!
Electronegatividad - Puntos clave
- La electronegatividad es el poder y la capacidad de un átomo para atraer y mover hacia sí un par de electrones en un enlace.
- Los factores que afectan a la electronegatividad son: el radio atómico, la carga nuclear y el ¡apantallamiento.
- A medida que se desciende en un grupo de la tabla periódica, la electronegatividad disminuye.
- A medida que aumenta un periodo de izquierda a la derecha de la tabla periódica, la electronegatividad aumenta.
- La escala de Pauling puede utilizarse para predecir el carácter iónico o covalente de un enlace químico.
- Para calcular la electronegatividad de una molécula hay que restar el valor de electronegatividad más pequeño del más grande.
- Las moléculas diatómicas tienen una diferencia de cero en la electronegatividad, ya que ambos átomos tienen el mismo valor de electronegatividad.
- Cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad de los elementos que forman el enlace, mayor será la probabilidad de que el enlace sea iónico.
- El átomo más electronegativo atrae hacia sí el par de electrones del enlace.
- Un enlace es apolar si los dos átomos tienen electronegatividades similares.
- Un dipolo es una diferencia de carga entre dos átomos enlazados causada por un desplazamiento de la densidad electrónica en el enlace.
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