Formacion de enlace quimico
Enlace covalente
Los átomos separados por una gran distancia no pueden enlazarse, sino que deben acercarse lo suficiente para que los electrones de sus capas de valencia interactúen. Pero, ¿los átomos se tocan alguna vez? La mayoría de los físicos dirían que no, porque los electrones cargados negativamente en sus capas de valencia se repelen entre sí. Ninguna fuerza dentro del cuerpo humano -o en cualquier parte del mundo natural- es lo suficientemente fuerte como para superar esta repulsión eléctrica. Por eso, cuando leas que los átomos se unen o colisionan, ten en cuenta que los átomos no se fusionan en un sentido físico.
En cambio, los átomos se unen formando un enlace químico. Un enlace es una atracción eléctrica débil o fuerte que mantiene a los átomos en la misma vecindad. La nueva agrupación suele ser más estable -menos propensa a reaccionar de nuevo- que los átomos que la componen cuando están separados. Una agrupación más o menos estable de dos o más átomos unidos por enlaces químicos se llama molécula. Los átomos unidos pueden ser del mismo elemento, como en el caso del H2, que se llama hidrógeno molecular o gas hidrógeno. Cuando una molécula está formada por dos o más átomos de elementos diferentes, se denomina compuesto químico. Así, una unidad de agua, o H2O, es un compuesto, al igual que una sola molécula del gas metano, o CH4.
Enlaces químicos
Cuando piensa en enlaces, es posible que no piense en iones. Como la mayoría de nosotros, probablemente piense en los enlaces entre personas. Al igual que las personas, las moléculas se unen, y algunos enlaces son más fuertes que otros. Es difícil separar a una madre de su bebé, o a una molécula formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno. Un enlace químico es una fuerza de atracción entre átomos o iones. Los enlaces se forman cuando los átomos comparten o transfieren electrones de valencia. Los electrones de valencia son los electrones del nivel energético exterior de un átomo que pueden participar en las interacciones químicas. Los electrones de valencia son la base de todos los enlaces químicos.
Para entender por qué se forman los enlaces químicos, considere el compuesto común conocido como agua, o H2O. Está formado por dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O). Como se puede ver en la parte izquierda de la figura siguiente, cada átomo de hidrógeno tiene un solo electrón, que es también su único electrón de valencia. El átomo de oxígeno tiene seis electrones de valencia. Estos son los electrones del nivel de energía exterior del átomo de oxígeno.
La formación de enlaces es exotérmica o endotérmica
Los compuestos iónicos, como el cloruro de sodio (NaCl), se forman por una transferencia de electrones que crea iones. Los iones ejercen una fuerza electrostática entre sí, lo que forma enlaces iónicos. Sin embargo, los átomos de hidrógeno y oxígeno de una molécula de agua se unen compartiendo electrones en lugar de transferirlos.
Imagine dos cachorros, cada uno con un hueso (Fig. 2.27 A). Los cachorros representan átomos. Los huesos representan uno de sus electrones. Ambos cachorros comparten ambos huesos (Fig. 2.27 B). Así es como el hidrógeno y el oxígeno comparten electrones; cada uno tiene un electrón que puede compartir en un enlace. Esto es un enlace covalente, un enlace en el que los átomos comparten electrones. El enlace covalente se produce generalmente entre no metales. El enlace covalente es el tipo de enlace que mantiene unidos los átomos de un ion poliatómico.
Se necesitan dos electrones para crear un enlace covalente, uno de cada átomo enlazante. Las estructuras de puntos de Lewis son una forma de representar cómo los átomos forman enlaces covalentes. En la Fig. 2.28 se muestra una tabla de símbolos de puntos de Lewis de elementos no metálicos que forman enlaces covalentes. Puede haber hasta ocho puntos, para ocho electrones de valencia. Los primeros cuatro electrones se colocan como electrones simples, y los cuatro restantes se emparejan.
Tipos de formación de enlaces
Las reacciones químicas se producen cuando los electrones de varios átomos se reordenan de forma que se produce una fuerza de atracción neta entre los átomos denominada enlace químico. Estos enlaces químicos son de tres tipos: iónicos, covalentes y metálicos.
En el capítulo 2, hemos hablado de cómo se transfieren los electrones de un metal a un no metal para que ambos átomos tengan un octeto en su capa de valencia. El catión y el anión resultantes de este proceso se mantienen unidos por fuerzas electrostáticas para formar un enlace iónico. Por ejemplo, la transferencia de dos electrones a dos átomos de bromo da lugar a la formación del compuesto iónico bromuro de magnesio.
Este concepto puede ilustrarse utilizando dos átomos de hidrógeno, cada uno de los cuales tiene un solo electrón en su capa de valencia. (En el caso de átomos pequeños como el de hidrógeno, la capa de valencia será la primera capa, que contiene sólo dos electrones). Podemos representar los dos átomos de hidrógeno individuales de la siguiente manera:
Al compartir sus electrones de valencia, ambos átomos de hidrógeno tienen ahora dos electrones en sus respectivas capas de valencia. Como cada cáscara de valencia está ahora llena, esta disposición es más estable que cuando los dos átomos están separados. El intercambio de electrones entre átomos se denomina enlace covalente, y los dos electrones que unen a los átomos en un enlace covalente se denominan par de electrones de enlace. Un grupo discreto de átomos conectados por enlaces covalentes se denomina molécula, la parte más pequeña de un compuesto que conserva la identidad química de dicho compuesto.
