Moléculas simples

Moléculas simples

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

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 es_NH3. 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.

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.

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

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.

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.