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TEMA 3 ENLACE
QUÍMICO (PARTE 2)
· Teoría de enlace
valencia
 Se basa en la suposición de que los enlaces covalentes se producen por
solapamiento (superposición) de los orbitales atómicos de distintos átomos y
emparejamiento de los e– de orbitales semiocupados.
 Así, 2 átomos de H (1s1) tienen cada uno 1 e– desapareado en un orbital “s” y
formarían un orbital molecular en donde alojarían los 2 e–.
 COVALENCIA: número de e– desapareados y por tanto al número de enlaces que un átomo
forma.
- Enlace covalente simple: enlace σ
(sigma)
 Se produce un único solapamiento frontal de orbitales atómicos. Puede ser:
a) Entre dos orbitales s
b) Entre un orbital s y uno p
c) Entre dos orbitales p
- Enlace covalente múltiple
 Se producen dos o tres solapamientos de orbitales atómicos entre dos átomos.
• Siempre hay un enlace frontal σ (sólo 1)
• Si el enlace es doble, el segundo solapamiento es lateral π (pi) 
• Si el enlace es triple, existe un solapamiento σ y dos π
· Hibridación de orbitales
atómicos
 TEORÍA de la HIBRIDACIÓN: formulada para explicar la geometría de la moléculas
(ángulos y distancia) y la covalencia de algunos átomos.
 Los tipos de hibridación se utilizan mucho en compuestos de química orgánica, p. ej.
el carbono (C) presenta 4 enlaces en compuestos como el CH 4 y en la mayoría de los
compuestos que forma, para ello precisa promocionar el e– del orbital 2s al 2p y, a
continuación, formar 4 orbitales híbridos de igual energía a partir del 2s y de los 3
orbitales 2p.
•
•
SE HIBRIDAN:
– Los orbitales atómicos que van a formar enlaces .
– Las parejas de e– sin compartir.
NO SE HIBRIDAN:
– Los orbitales atómicos que van a formar el segundo o tercer
enlace.
– Los orbitales atómicos vacíos.
- Tipos de
hibridación
 sp3
• 4 enlaces sencillos (metano)
• 3 enlaces sencillos y 1 par e– sin compartir (NH3)
• 2 enlaces sencillos y 2 pares e– sin compartir (H2O)
 sp2
• 3 enlaces sencillos (BF3)
• 1 enlace doble (σ C-C y π) y 2 sencillos (σ C-H) (ej.
eteno)
 sp
• 2 enlaces sencillos (BeF2)
• 2 enlaces dobles (CO2)
• 1 enlace triple (σ C-C y π) y 1 sencillo (σ C-H) (ej.
etino)
Geometría espacial de los tres tipos de orbitales
híbridos
Ejemplos
· Sólidos covalentes. Propiedades de las sustancias
covalentes
SÓLIDOS COVALENTES (REDES)
• Los enlaces se dan a lo largo de todo
el cristal.
• Gran dureza y p. f. alto.
• Son sólidos.
• Insolubles en todo tipo de disolvente.
• Malos conductores.
• El grafito, que forma estructura por
capas, es más blando y conductor.
SUSTANCIAS MOLECULARES
• Están formados por moléculas aisladas.
• P.f. y p. e. bajos (gases).
• Son blandos.
• Solubles en disolventes moleculares.
• Malos conductores.
• Las sustancias polares son solubles en
disolventes polares y tienen mayores p. f.
y p.e.
Ej. de red covalente: diamante y grafito
Cristal de diamante, con enlaces σ entre los
átomos de C con hibridación sp3 (estructura no
plana: diamante cúbico y en ocasiones hexagonal)
El cristal de grafito sería con enlaces σ entre los
átomos de C con hibridación sp2 (capas paralelas).
3.4 Fuerzas intermoleculares
•
Enlace o puente de hidrógeno
 Es relativamente fuerte y para establecerse necesita de:
• Gran diferencia de electronegatividad entre los átomos que lo forman,
es decir los átomos de F, O y N, con el hidrógeno. Ejs. Moléculas de
HF, H2O, NH3 y algunos alcoholes.
• El pequeño tamaño del H que se incrusta en la nube de e – del otro
átomo.
• Es el responsable de p.f. y p.e. anormalmente altos de las moléculas
que lo presentan.
Ejs. de estructuras de enlace de hidrógeno
HIELO
METANOL
Fuerzas de Van der Waals
 Son interacciones débiles entre átomos y moléculas y su energía es unas mil
veces menor que un enlace covalente. Pueden ser de tres tipos:
 Dispersión o de London (dipolo instantáneo-dipolo instantáneo) se
produce en moléculas con momento dipolar cero o apolares (µ = 0) del tipo
F2, O2, CCl4, He, C2H2, CH4 y CO2. Son las más débiles de las tres.
 Fuerzas de inducción o Debye: dipolo-dipolo inducido, cargas-dipolo
inducido (Ej. Na+ en tetracloruro de carbono), dipolo permanente-dipolo
inducido (agua y un compuesto apolar como el O2). El agua es un dipolo
permanente que induce un dipolo en la molécula apolar de oxígeno.
 Fuerzas de orientación o de Keeson: dipolo permanente-dipolo
permanente, se produce en moléculas polares ( ≠ 0), son las más fuertes.
Ej. HF, HCl, H2O, HCN, CH3OH, SO2, PCl5, NH3. Las moléculas se orientan
según la mínima energía y esta energía depende además del momento
dipolar. Las fuerzas de orientación pueden ser: dipolo-dipolo (CH3OH en
H2O) y ion-dipolo (Na+ en H2O).
Orientación de
dipolos
moleculares en
sólidos y líquidos
Interacció
n iondipolo
3.5 Enlace metálico.
Propiedades de los metales
•
•
•
•
Lo forman los metales y es un enlace bastante
fuerte.
Se comparten los e de valencia colectivamente.
Una nube electrónica rodea a todo el conjunto de
iones positivos, empaquetados ordenadamente,
formando una estructura cristalina de alto índice de
coordinación.
Existen dos modelos que lo explican: modelo del
mar de electrones y modelo de bandas.
Nube
electrónica
Son dúctiles y maleables debido a que no existen enlaces con una dirección
predeterminada. Si se distorsiona la estructura los e– vuelven a estabilizarla
interponiéndose entre los cationes.
Son buenos conductores debido a la deslocalización de los e–.
Conducen el calor debido a la compacidad de los átomos que hace que las vibraciones
en unos se transmitan con facilidad a los de al lado.
Tienen, en general, altos p.f. y p.e., dependiendo de la estructura de la red. La mayoría
son sólidos a temperatura ambiente (el Hg no)
y densidad elevada.
Tienen un brillo característico debido a la
gran cantidad de niveles muy próximos
de energía que hace que prácticamente
absorban energía de cualquier longitud
de onda que inmediatamente emiten
(reflejo y brillo).
3.6 Algunas sustancias de interés industrial o
biológico según su tipo de enlace
•
Las propiedades de las diferentes sustancias según sus enlaces ya se han
indicado anteriormente. Algunas sustancias de interés son los siguientes:
Enlace
iónico
NaF
Enlace
covalente
NaCl: electrolisis de la
sal fundida para la
obtención de Cl2 y Na.
También la electrolisis
salina p. ej. en las
piscinas
Diamantes: sólidos covalentes
Cullinan y la Estrella de África
Molécula de F2: los 2 orbitales atómicos
semivacíos se combinan para formar 2
orbítales híbridos
Fibra de
carbono:
estructura
atómica similar
a la del grafito