ENLACE QUÍMICO La mayor parte de los átomos son inestables electrónicamente (no tienen sus niveles llenos), para lograr la estabilidad pueden: a) ganar electrones (formación de un anión), o bien perderlos (formación de un catión). b) unirse a otro átomo y compartir esos electrones. Tipos de enlace: ENLACE IÓNICO Es la transferencia de electrones (1 o más) desde un átomo a otro. El átomo que lo recibe se transforma en anión y el que lo cede en catión. Los iones formados tienen carga opuesta y se atraen (ambos quedan estabilizados electrónicamente). Cada vez que se unan elementos metálicos con elementos No metálicos, el enlace será iónico. Generalmente se forman enlaces iónicos entre elementos de los Grupos I A y II A con VI A y VII A. Es decir, cuando la diferencia de electronegatividad es grande. NOTA: la excepción a esta regla la conforma el hidrógeno que aunque pueda perder un electrón, se estabiliza electrónicamente mediante un enlace de tipo covalente (recordar que el hidrógeno no es un METAL). Ejemplos de compuestos iónicos simples: LiBr MgCl2 KCl CaI2 CsCl NaF Propiedades de los compuestos iónicos: Puntos de Fusión altos Gran conductividad eléctrica Gran disociación y ionización en agua ENLACE COVALENTE: La diferencia de electronegatividad no es tan grande para que haya transferencia de electrones; en esta situación se habla de enlaces de tipo covalente. 1 En un enlace covalente se comparten uno o más pares de electrones (pueden existir enlaces simples, dobles y hasta triples). Enlace covalente apolar: Ocurre cuando la diferencia de electronegatividad entre los átomos involucrados en el enlace es cero. Un ejemplo de ello, son todas las moléculas diatómicas homonucleares (igual núcleo) (H2, O2, N2, F2, Cl2). Estas moléculas NO presentan momento dipolar, luego μ = 0. Enlace covalente Polar: Aquí, los átomos involucrados presentan una diferencia en sus electronegatividades (por ejemplo una molécula diatómica heteronuclear). Un ejemplo es el HCl (molécula gaseosa en estado ambiente). Podemos mencionar también que existe un grado de polaridad en esta molécula, donde el cloro atrae con más fuerza el par de electrones. Se observa además la asimetría con que se distribuye la densidad electrónica, siendo mayor en torno al cloro y menor respecto al hidrógeno, luego la molécula tendrá momento dipolar (μ ≠ 0). Finalmente diremos que el hidrógeno al compartir el par de electrones cumple con el dueto y el cloro por su parte con el octeto. Los compuestos covalentes poseen puntos de fusión y ebullición bajos. Enlace covalente coordinado o dativo: Este tipo de enlace se caracteriza porque uno de los átomos aporta el par de electrones al enlace. Estructura de Lewis: Es un método sencillo que permite dibujar y conocer la estructura típica de una molécula.Consiste en dibujar los elementos químicos que se enlazan, considerando los electrones de valencia que poseen y el grupo periódico donde se ubican. Cuando se enlazan debemos tener presente que lo hacen sólo para estabilizar su energía. De esta forma, la gran mayoría de los elementos de la tabla periódica sigue una reglo nemotécnica denominada “regla del octeto” y consiste simplemente en ubicar alrededor de cada átomo un máximo de 8 electrones. Con esto, logramos completar los niveles de energía del átomo y conseguimos la estabilidad energética esperada. 2 Estructuras de Lewis para algunos elementos y moléculas : Concepto de Valencia: Se asocia a la capacidad de combinación de un elemento. En otras palabras cuando establecemos la estructura de Lewis, la valencia corresponde a la cantidad de electrones que el elemento ocupa para enlazar. Ej: en el H2SO4 el azufre ocupa todos sus electrones en enlazar, luego tiene 6 electrones de valencia y por tanto tiene valencia VI. Otro ej: en el NH3 el nitrógeno actúa con valencia III y el hidrógeno con valencia I Números de oxidación o estado de oxidación: El estado de oxidación corresponde a la carga que presenta un elemento en un compuesto. Por definición los elementos puros presentan estado de oxidación cero. El oxígeno presenta habitualmente estado de oxidación –2.El hidrógeno suele poseer estado de oxidación +1 (a excepción de los hidruros donde es –1). Muchos elementos poseen más de un estado de oxidación. Por ejemplo, el nitrógeno posee 2 números de oxidación (-3 y +5), en la molécula de amoníaco; NH3, tendrá estado de oxidación –3 ya que al ser más electronegativo que el hidrógeno (enlace covalente polar) tendrá la tendencia a atraer los tres electrones que tiene a su alrededor para estabilizarse; luego el hidrógeno tendrá estado de oxidación +1. SIMETRÍA Y POLARIDAD DE MOLÉCULAS Si el átomo central en una molécula se encuentra unido a átomos iguales (ejemplo: CH4), se dice que la molécula posee simetría geométrica. 3 Desde el punto de vista físico se dice que los momentos de fuerza representados por la electronegatividad de los átomos involucrados en el enlace se anulan y que por tanto la molécula presenta un momento dipolar igual a cero. Cuando esto ocurre se le denomina “molécula apolar”. Lo contrario ocurrirá si en la molécula el átomo central se encuentra unido a diferentes átomos. Por tanto, una molécula asimétrica es siempre POLAR. Ahora bien, en algunas ocasiones hay moléculas aparentemente simétricas, sin embargo, si el átomo central presenta pares de electrones desapareados, la molécula de todos modos será POLAR, aun cuando se encuentre enlazada a átomos idénticos. El agua es una molécula polar (el oxígeno posee 2 pares de electrones no enlazados), y como solvente sólo será capaz de disolver a compuestos polares. Lo mismo ocurrirá con solventes apolares. Aquellos entonces, solubles en agua se les denomina hidrofílicos, a los otros se les llama hidrofóbicos. Por último, si una molécula presenta al menos 1 enlace iónico será soluble en agua (todos los compuestos iónicos lo son), entonces siempre será POLAR, aún cuando sea simétrica. 4