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Consideraciones Sobre la Energía del Enlace Químico
Un enlace químico se forma cuando es energéticamente favorable, es decir, cuando la energía de los átomos enlazados es menor que la de los átomos separados. Algunos tipos de datos tabulados, asociados con los enlaces químicos son:
Energía de ionización: la energía necesaria para extraer un electrón de un átomo neutro.
Afinidad electrónica: el cambio de energía cuando un átomo neutro atrae un electrón para convertirse en un ion negativo.
Electronegatividad: la capacidad de un átomo en una molécula para extraer electrones de enlace a sí mismo.
Energía de Ionización y Afinidad Electrónica
La energía de ionización o potencial de ionización, es la energía necesaria para extraer un electrón de un átomo neutro. Es mínima para los metales alcalinos que tienen un solo electrón fuera de una capa completa. Por lo general, aumenta en cada fila de la tabla periódica, con el máximo en los gases nobles que tienen capas completas. Por ejemplo, el sodio requiere sólo 496 kJ/mol o 5,14 eV/átomo para ionizarlo, mientras que el neón, el gas noble que le precede inmediatamente en la tabla periódica, requiere 2081 kJ/mol o 21,56 eV/átomo. La energía de ionización puede ser considerada como un tipo de propiedad en contra de la electronegatividad en el sentido de que una baja energía de ionización implica que un elemento da fácilmente electrones a una reacción, mientras que una alta electronegatividad implica que un elemento busca fuertemente tomar electrones en una reacción.
Página 2 de 6 Electronegatividad
La electronegatividad es una medida de la capacidad de un átomo en una molécula para extraer electrones de enlace a sí mismo. La escala de electronegatividad más utilizada es la desarrollada por Linus Pauling, en la que se le asigna el valor 4,0 al flúor, el elemento más electronegativo. Al litio, en el otro extremo del mismo período de la tabla periódica, se le asigna un valor de 1. La electronegatividad aumenta generalmente de izquierda a derecha en la tabla periódica y disminuye de arriba a abajo. Los metales son los elementos menos electronegativos. Las electronegatividades de los elementos de Pauling, se incluyen a menudo como parte de la tabla de los elementos.
Una aplicación importante de la electronegatividad está en la predicción de la polaridad de un enlace químico. Debido a que el hidrógeno tiene una electronegatividad de 2,1 y el cloro tiene una electronegatividad de 3,0, es de esperar que formen una molécula polar, siendo el cloro el lado negativo del dipolo. La diferencia entre las electronegatividades del Na (0,9) y el Cl (3,0) son tan grandes, que forman un enlace iónico. Por otro lado, la molécula de hidrógeno con una diferencia cero en la electronegatividad, se convierte en el ejemplo clásico de un enlace covalente.
Después del flúor, el oxígeno es el siguiente más alto en electronegatividad con 3,44, y esto tiene enormes consecuencias en la práctica. Dado que el oxígeno es el elemento más abundante en la Tierra, su alta actividad química hace que sea una de las partes en la mayoría de las sustancias comunes. Su electronegatividad conduce a la naturaleza polar de la molécula de agua, y contribuye a sus notables propiedades.
Enlace Químico
Página 3 de 6 Enlace Covalente: el enlace en el que uno o más pares de electrones son compartidos por dos átomos.
Enlace iónico: el enlace en el que uno o más electrones de un átomo es retirado y se une a otro átomo, resultando en iones positivos y negativos que se atraen entre sí.
En otros tipos de enlaces se incluyen los enlaces metálicos y los enlaces de hidrógeno. Las fuerzas de atracción entre las moléculas en un líquido se puede caracterizar como fuerzas de van der Waals.
Enlace Covalente
Los enlaces químicos covalentes, implican el intercambio de un par de electrones de valencia por dos átomos, en contraste con la transferencia de electrones en los enlaces iónicos. Tales enlaces si comparten electrones, conducen a moléculas estables de tal forma, como si se fuera a crear una configuración de gas noble para cada átomo.
El gas de hidrógeno forma el mas simple enlace covalente en la molécula de hidrógeno diatómico. Los halógenos tales como el cloro, también existen como gases diatómicos mediante la formación de enlaces covalentes. El nitrógeno y el oxígeno que constituye el grueso de la atmósfera, también exhiben un enlace covalente, formando moléculas diatómicas.
Página 4 de 6 Enlace Covalente Polar
Los enlaces covalentes en el que el reparto del par de electrones es desigual, con los electrones pasando más tiempo alrededor del átomo no metálico, se llaman enlaces covalentes polares. En tal enlace hay una separación de la carga, siendo un átomo ligeramente más positivo, y el otro más negativo, es decir, el enlace producirá un momento dipolar. La capacidad de un átomo para atraer electrones en presencia de otro átomo, es una propiedad medible llamada electronegatividad.
Enlace Iónico
En los enlaces químicos, los átomos pueden transferir o compartir sus electrones de valencia. En el caso extremo en que uno o más átomos pierden electrones, y otros átomos los ganan con el fin de producir una configuración de electrones de gas noble, el enlace se denomina enlace iónico.
Los enlaces iónicos típicos son los de los haluros alcalinos, tales como el cloruro de sodio, NaCl.
El enlace iónico se puede visualizar con la ayuda de los diagramas de Lewis.
Comparación de las Propiedades de los Compuestos
Iónicos y Covalentes
Página 5 de 6 a los otros iones de sus alrededores. Esto conduce generalmente a bajos puntos de fusión en los sólidos covalentes, y altos puntos de fusión en los sólidos iónicos. Por ejemplo, la molécula de tetracloruro de carbono CCl4, es una
molécula covalente no polar. Su punto de fusión es de -23°C. Por el contrario, el sólido iónico NaCl tiene un punto de fusión de 800°C.
Compuestos Iónicos
1. Sólidos cristalinos (hechos de iones)
2. Altos Puntos de Ebullición y Fusión
3. Conductores de la Electricidad en estado fundido
4. Muchos son soluble en agua, pero no en líquido no polar
Compuestos Covalentes
1. Gases, líquidos, o sólidos (hechos de moléculas)
2. Bajos Puntos de Ebullición y Fusión
3. Pobres conductores eléctricos en todas las fases
4. Muchos son solubles en líquidos no polares pero no en agua
A partir de las posiciones de los componentes en la tabla periódica, se puede anticipar algunas cosas sobre los enlaces. Los elementos de los extremos opuestos de la tabla periódica forman generalmente enlaces iónicos. Tienen grandes diferencias en la electronegatividad y por lo general forman iones positivos y negativos. Los elementos con las electronegatividades más grandes están en la parte superior derecha de la tabla periódica, y los elementos con las electronegatividades más pequeñas se encuentran en la parte inferior izquierda. Si se combinan estos dos extremos, tal como en el RbF, la energía de disociación es grande. Como se puede ver en la siguiente ilustración, el hidrógeno es la excepción a esa regla, formando enlaces covalentes.
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Enlace Metálico
Las propiedades de los metales sugieren que sus átomos poseen enlaces fuertes, sin embargo, la facilidad de conducción del calor y la electricidad, sugieren que los electrones pueden moverse libremente en todas las direcciones del metal. Las observaciones generales para describir el enlace metálico, dan lugar a un cuadro de "iones positivos en un mar de electrones".
Propiedades de los Metales
Las propiedades generales de los metales incluyen la maleabilidad y la ductilidad, la mayoría son fuertes y duraderos. Son buenos conductores del calor y la electricidad. Su resistencia indica que los átomos son difíciles de separar, pero la maleabilidad y ductilidad, sugieren que los átomos son relativamente fáciles de moverse en varias direcciones. La conductividad eléctrica sugiere que es fácil de mover los electrones en cualquier dirección en estos materiales. La conductividad térmica también implica el movimiento de electrones. La naturaleza de los enlaces metálicos sugiere todas estas propiedades entre los átomos.
Enlace de Hidrógeno
El enlace de hidrógeno se diferencia de otros usos de la palabra "enlace" ya que es una fuerza de atracción entre un átomo de hidrógeno en una molécula, y un pequeño átomo de alta electronegatividad en otra molécula. Es decir, es una fuerza intermolecular, no una fuerza intramolecular como ocurre en el uso común de la palabra enlace.
Cuando están unidos los átomos de hidrógeno en un enlace covalente polar, con un pequeño átomo de alta electronegatividad tal como O, N o F, la carga positiva parcial sobre el hidrógeno está altamente concentrada, debido a su pequeño tamaño. Si el hidrógeno está cerca de otro oxígeno, flúor o nitrógeno en otra molécula, entonces hay una fuerza de atracción denominada interacción dipolo-dipolo. Esta atracción o "enlace de hidrógeno" puede tener aproximadamente sobre un 5% a 10% de la fuerza de un enlace covalente.
