ENLACE QUÍMICOENLACE QUÍMICO

UNIVERSIDAD PRIVADAJUAN MEJÍA BACA

Profesor: Ing. Alberto Carrasco Tineo

2¿Por qué se unen los átomos?

• Los átomos, moléculas e iones y se unen entre sí porque al hacerlo se llega a una situación de mínima energía, lo que equivale a decir de máxima estabilidad.

• Son los electrones más externos, los también llamados electrones de valencia los responsables de esta unión, al igual que de la estequiometría y geometría de las sustancias químicas.

Las propiedades características de los Las propiedades características de los materiales están relacionadas con la forma materiales están relacionadas con la forma

en que están unidas sus partículas y las en que están unidas sus partículas y las fuerzas entre ellas, es decir, con el tipo de fuerzas entre ellas, es decir, con el tipo de ENLACEENLACE que existe entre sus partículas. que existe entre sus partículas.

Además de poseer masa y ocupar un lugar en el espacio, la materia tiene una naturaleza electrica.

Esta se manifiesta de dos formas diferentes (positiva y negativa) asociadas a las partículas elementales que constituyen el átomo

Enlace químico• Son las fuerzas que mantienen unidos a los átomos entre sí para

formar moléculas o iones.

• Son de tipo eléctrico.

• Al formarse un enlace se desprende energía.

• Los átomos se unen pues, porque así tienen una menor energía y mayor estabilidad electrónica que estando separado.

• La estabilidad máxima se produce cuando un átomo es isoelectrónico con un gas noble.

• En la formación de enlaces químicos solo intervienen los electrones de valencia.

Tipos de enlacesTipos de enlaces

• 1.-Iónico: unen iones entre sí.• 2.-Atómicos: unen átomos neutros entre sí.

–Covalente:

• Covalente no polar.

• Covalente polar

• Covalente coordinado o dativo

–Metálico

• 3.-Intermolecular: unen unas moléculas a otras. 1.-Fuerzas de Van der Waals

• dipolo-dipolo• Ion - Dipolo .• Fuerzas de dispersión de London• 2.- Puente de Hidrógeno

Un enlace iónico es la fuerza de atracción electrostática que mantiene unidos a los iones en un compuesto iónico.

Estos enlaces pueden ser bastante fuertes pero muchas sustancias iónicas se separan fácilmente en agua, produciendo iones libres.

Enlace iónico

• El compuesto iónico se forma generalmente al El compuesto iónico se forma generalmente al reaccionar un reaccionar un metalmetal con un con un no metalno metal..

• La gran variedad de compuestos iónicos están formados por un metal del grupo IA o IIA y un halógeno u oxigeno.

• Los metales alcalinos y alcalinotérreos (baja energía de ionización) son los elementos con más posibilidad de formar cationes y los halógenos y el oxigeno (electroafinidad alta), los más adecuados para formar aniones.

• Los iones de distinta carga se atraen eléctricamente, se Los iones de distinta carga se atraen eléctricamente, se ordenan y forman una ordenan y forman una red iónica.red iónica.

9.2

Li + F Li + F -

El enlace iónico

1s22s1 1s22s22p5 1s2 1s22s22p6

[He] [Ne]

Li Li+ + e-

e- + F F -

F -Li+ + Li+ F -

14

Estructura cristalina

• Los iones en los compuestos iónicos se ordenan regularmente en el espacio de la manera más compacta posible.

• Cada ion se rodea de iones de signo contrario dando lugar a celdas o unidades que se repiten en las tres direcciones del espacio.

Cloruro de sodio

Disolución de un cristal iónico en un disolvente polar

Solubilidad de un cristal iónico© Grupo ANAYA. Química 2º Bachillerato.

Propiedades de los compuestos iónicosPropiedades de los compuestos iónicos

• Son sólidos a temperatura ambiente y tienen punto de fusión elevado (mayor a 400 ºC) .

• Sólo solubles en disolventes polares.

• Forma Redes cristalinas infinitas: sólidos iónicos

• En el estado sólido cada catión esta rodeado por un número especifico de aniones y viceversa.

• Son duros y quebradizos.

• Conductores en estado disuelto o fundido.

• Al estado sólido son malos conductores de la electricidad.

Enlace covalenteEnlace covalente

Los compuestos covalentes se originan Los compuestos covalentes se originan por la por la compartición de electronescompartición de electrones entre entre átomos átomos no metálicosno metálicos. .

Enlace Covalente

G. Lewis propuso que los enlaces químicos en las moléculas se forman cuando los átomos comparten pares de electrones externos.

Un átomo puede adquirir la configuración electrónica de gas noble, compartiendo electrones con otros átomos.

Lewis supuso que los electrones no compartidos también se aparean. Sugirió que los grupos de ocho electrones (octetos) en torno a los átomos tienen gran estabilidad.

• Características del enlace covalenteCaracterísticas del enlace covalente

• – Entre elementos No metálicos de semejante electronegatividad.

• – El enlace se establece por compartición de electrones

• – Enlace direccional

• – Formación de moléculas discretas:

• Sencillas: H2O, F2, CH4 • complejas (proteínas)

Son aquellos que solo contienen enlaces covalentes.

•La mayoría de los compuestos covalentes son insolubles en agua

• Si se llegan a disolver las disoluciones acuosas no conducen la electricidad, porque estos compuestos son no electrolitos.

•Al estado líquido o fundido no conducen la electricidad porque no hay iones presentes.

Compuestos covalentes-Propiedades

a) Moleculares: existen como moléculas independientes, se presentan en estado gaseoso (ejemplo Cloro), líquido (ejemplo: bromo), o sólido (ejemplo yodo)

b) Macromoleculares: son grandes agregados de átomos que se hallan unidos por enlaces covalentes (ejemplo: diamante, grafito, cuarzo), poseen elevado punto de fusión, son poco volátiles. Con excepción del grafito, no conducen la corriente eléctrica.

Tipos de compuestos covalentes

Los átomos de carbono están dispuestos en capas paralelas. En la capa cada átomo está enlazado a otros tres con ángulos de 120º formando hexágonos.

Tipos de enlace covalente.Tipos de enlace covalente.

• Enlace covalente puro o apolarEnlace covalente puro o apolar–Se da entre dos átomos iguales.

• Enlace covalente polarEnlace covalente polar–Se da entre dos átomos distintos.–Es un híbrido entre el enlace covalente puro y

el enlace iónico.

•Enlace covalente coordinado o dativo.Enlace covalente coordinado o dativo.

Enlace covalente puro.Enlace covalente puro.

• Se da entre dos átomos iguales.• Fórmula• 2 H · (H · + x H) H ·x H ; H–H H2

• ·· ·· ·· ·· ·· ·· ·· 2 :Cl · :Cl· + xCl: :Cl·xCl: ; :Cl–Cl: Cl2 ·· ·· ·· ·· ·· ·· ··

• · · x ·x 2 :O· :O· + xO: :O·xO: ; :O=O: O2

·· ·· ·· ·· ·· ·· ··

• · · x ·x 2 :N· :N· + xN: :N·xN: ; :NN: N2

· · x ·x

Enl. covalente simple

Enl. covalente triple

Enl. covalente doble

Los símbolos de Lewis se combinan en estructuras de Lewis, o estructuras de puntos por electrones.

H HH H

Ejemplo: la molécula de H2

H─H

El par de electrones compartidos proporciona a cada átomo de H dos electrones adquiriendo la configuración electrónica externa del gas noble helio.

Enlace Covalente

En átomos polielectrónicos, solo participan los electrones de valencia en la formación de enlaces covalentes.

Los pares de electrones de valencia que no participan del enlace, o electrones no compartidos (o no enlazantes), se denominan pares libres o pares solitarios.

Enlace Covalente

FF F F

F F

Pares libres

Si el enlace se da entre dos átomos diferentes, los electrones de enlace son atraídos de modo diferente por los dos núcleos y la molécula presenta una zona de carga negativa sobre el átomo que los atrae más fuertemente y una zona cargada positivamente sobre el otro.

Se forma, entonces, un dipolo (las dos cargas eléctricas (+ y -) en una distancia muy pequeña) y la molécula recibe el nombre de "polar".

ENLACE COVALENTE POLARENLACE COVALENTE POLAR

Enlace Covalente Polar

• Cuando los átomos que forman una molécula son heteronucleares y la diferencia en E.N. esta entre 0 y 2 entonces forman enlaces covalentes polares. Ejemplo el HCl, el H2O

• HEN= 2,1 ClEN=2,9

H. + .Cl: H+ :Cl: - . .

. .

. .

. .

Ejemplos deEjemplos deenlace covalente polar.enlace covalente polar.

• ·· ·· ·· :Cl · + x H :Cl ·x H ; :Cl–H HClHCl ·· ·· ··

• ·· ·· ·· · O · + 2 x H Hx ·O ·x H ; H–O–H HH22OO ·· ·· ··

• ·· ·· ·· · N · + 3 x H Hx ·N ·x H ; H–N–H NHNH33 · ·x |

H H

• ·· ·· ·· ·· ·· ·· ·· ·· · O · + 2 x Cl: :Clx ·O ·x Cl: ; :Cl–O–Cl: ClCl22OO ·· ·· ·· ·· ·· ·· ·· ··

–+

–+

–+

+–

–+

La molecula del agua está formado por la unión (mediante compartición de electrones) de un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno. La molécula presenta una geometría definida ya que los tres átomos forman entre si un ángulo de 104º 27', situandose en su vertice el de oxígeno.

MOLÉCULAS POLARESMOLÉCULAS POLARES

Representación esquemática de enlace covalente de una molécula de metano (CH4).

Enlace covalente coordinado.Enlace covalente coordinado.

• Se forma cuando uno de los átomos pone los 2 e– y el otro ninguno.

• Se representa con una flecha “” que parte del átomo que pone la pareja de e– .

• EjemploEjemplo::• ·· ··

Hx ·O ·x H + H+ H–O–H HH33OO++

·· H

++

+

Enlace de átomos de azufre (S) y oxígeno (O)Enlace de átomos de azufre (S) y oxígeno (O)

Molécula de SO: enlace covalente doble

Molécula de SO2: enlace covalente doble y un enlace covalente coordinado o dativo

:S ═ O:˙ ˙˙ ˙

˙ ˙S ═ O:

˙ ˙:O ←˙ ˙˙ ˙

Molécula de SO3: enlace covalente doble y dos enlaces covalentes coordinado o dativo

S ═ O:˙ ˙

:O ←˙ ˙˙ ˙

↓:O:˙ ˙

Un elemento electronegativo atrae electrones.

Un elemento electropositivo libera electrones.

Un elemento electronegativo atrae electrones.

Un elemento electropositivo libera electrones.

Puente de Hidrógeno

Cuando el átomo de hidrógeno está unido a átomos muy Cuando el átomo de hidrógeno está unido a átomos muy electronegativos (F, O, N), queda prácticamente convertido electronegativos (F, O, N), queda prácticamente convertido en un protón. Al ser muy pequeño, ese átomo de en un protón. Al ser muy pequeño, ese átomo de hidrógeno “desnudo” atrae fuertemente (corta distancia) a hidrógeno “desnudo” atrae fuertemente (corta distancia) a la zona de carga negativa de otras moléculasla zona de carga negativa de otras moléculas

HF

H2O

NH3

¿cómo se unen dos moléculas cuando forman enlaces de hidrógeno?

• El átomo de H parcialmente positivo de una molécula, es atraído por el par de electrones no compartidos del átomo electronegativo de otra, dando lugar al enlace de H.

Dos moléculas de agua unidas mediante puente de hidrógeno

Enlace de hidrógenoEnlace de hidrógeno

Este tipo de enlace es el responsable de Este tipo de enlace es el responsable de la existencia del agua en estado líquido y la existencia del agua en estado líquido y sólido.sólido.

Estructura del hielo y del agua líquidaEstructura del hielo y del agua líquida

Enlace de hidrógeno en la molécula de Enlace de hidrógeno en la molécula de aguaagua

• Algunos compuestos típicos que contienen enlaces hidrógeno son: 

•

• Dos moléculas de metanol unidas mediante puente de hidrógeno

• Enlace metálico:

Atracción electrostática

entre los electrones de

valencia y las partes

centrales de átomos

cargadas positivamente.

Enlace metálico.Enlace metálico.• Se da entre átomos metálicos.

• Todos tienden a ceder e– .

• Los cationes forman una estructura cristalina, y los e–

ocupan los intersticios que quedan libres en ella sin estar fijados a ningún catión concreto (mar de e– ).

• Los e– están, pues bastante libres, pero estabilizan la estructura al tener carga contraria a los cationes.

• Se forma al mismo tiempo una Se forma al mismo tiempo una nube o mar de nube o mar de electrones:electrones: conjunto de electrones libres, conjunto de electrones libres, deslocalizados, que no pertenecen a ningún átomo en deslocalizados, que no pertenecen a ningún átomo en particular.particular.

Cuando se aplica voltaje a un metal, los electrones se mueven con facilidad y conducen la corriente

RECUERDA QUE .......

El enlace metálico se da sólo en los metales .

Los átomos de metal pierden electrones que le sobran, formándose cationes.

Se dice que estos e- se encuentran deslocalizados ( no están en un lugar fijo) formándose redes cristalinas.

Los cationes permanecen unidos debido a los e- que rodean al metal.

Propiedades físicas y estructurales de los materiales asociados con el tipo de enlace atómico.

Propiedades

Enlace iónico Enlace covalente

Enlace metálico Enlace de Van der Waals

Estructurales No direccional, determina estructuras de alta

coordinación

Especialmente dirigido y numéricamente limitado, determina estructuras de baja coordinación y baja

densidad

No direccional, determina estructuras de alta

coordinación y alta densidad

Análogo al metálico

Mecánicas Resistente, cristales de gran dureza

Resistentes y de gran dureza, poca ductilidad

Resistencia variable, presentan por lo general

plasticidad

Baja resistencia, cristales blandos

Térmicas Medianamente alto punto de fusión, bajo coeficiente de expansión, iones al estado

líquido

Alto punto de fusión, baja expansión térmica,

moléculas al estado líquido

Punto de fusión variable, gran intervalo de

temperaturas al estado líquido

Bajo punto de fusión, alto coeficiente de expansión

Eléctricas Aisladores moderados, conducción por transporte iónico en el estado líquido.

Aisladores en el estado sólido y líquido

Conductores por transporte electrónico

Aisladores

Ópticas y magnéticas

Absorción y otras propiedades son

características de los iones individuales

Alto índice de refracción, absorción totalmente

diferente en soluciones y/o gases

Buenos reflectores de la radiación visible

Propiedades características de las moléculas

individuales

ELECTRONEGATIVIDAD

• Capacidad que tiene un átomo de atraer electrones cuando esta enlazado a otro elemento

• Los valores de E.N. Son útiles para predecir el tipo de enlace que se puede formar entre átomos de diferentes elementos.

VALORES DE ELECTRONEGATIVIDAD DE PAULING

H2.1

Elemento máselectronegativo

Li1.0

Be1.5

B2.0

C2.5

N3.0

O3.5

F4.0

Na0.9

Mg1.2

Al1.5

Si1.8

P2.1

S2.5

Cl3.0

K0.8

Ca1.0

Sc1.3

Ti1.5

V1.6

Cr1.6

Mn1.5

Fe1.8

Co1.8

Ni1.8

Cu1.9

Zn1.6

Ga1.6

Ge1.8

As2.0

Se2.4

Br2.8

Rb0.8

Sr1.0

Y1.2

Zr1.4

Nb1.6

Mo1.8

Tc1.9

Ru2.2

Rh2.2

Pd1.2

Ag1.9

Cd1.7

In1.7

Sn1.8

Sb1.9

Te2.1

I2.5

Cs0.7

Ba0.9

La1.1

Hf1.3

Ta1.5

W1.7

Re1.9

Os2.2

Ir2.2

Pt2.2

Au2.4

Hg1.9

Tl1.8

Pb1.8

Bi1.9

Po2.0

At2.2

Fr0.7

Ra0.9

Ac1.1

Th1.3

Pa1.5

U1.7

Np – Lw1.3

Elemento menos electronegativo

electronegatividad

determina

puede darse entre Átomos diferentes

En los cuales

La diferencia de E.N.

iónico

Diferente de cero

covalente polar

y el enlace puede ser

mayor que 2

Diferencia de E.N.

Entre 0 y 2

El tipo de enlace

que

Diferencia de E.N.

Átomos iguales

En los cuales

La diferencia de E.N.

Covalente puro o no polar

Cero

y el enlace es

H2; Cl2; N2

ejemplo.

Polaridad de los enlaces y electronegatividad

La electronegatividad es una propiedad que ayuda a distinguir el enlace covalente no polar del enlace covalente polar

Si existe una gran diferencia de electronegatividad entre los átomos, tenderá a formar enlaces iónicos (NaCl, CaO)

Si los átomos tienen electronegatividades similares tienden a formar entre ellos, enlaces covalentes polares porque el desplazamiento de la densidad electrónica es pequeño.

Solo los átomos de un mismo elemento, con igual electronegatividad pueden unirse por medio de un enlace covalente puro.

GeneralizaciónGeneralización

Cuanto más grande es la diferencia en electronegatividadentre dos átomos; más polar es el enlace.

Cuanto más grande es la diferencia en electronegatividadentre dos átomos; más polar es el enlace.::

FF::........HH

OO........HH

HH

Covalente

comparte e-

Covalente polar

transferencia parcial de e-

Iónico

transferencia e-

Aumento en la diferencia de electronegatividad

Clasificación de enlaces por diferencia en electronegatividad Clasificación de enlaces por diferencia en electronegatividad

Diferencia Tipo de enlace

0 Covalente

2 Iónico

0 < y <2 Covalente polar

Clasifique los enlaces siguientes como iónico, covalente polar, o covalente: El enlace en CsCl; el enlace en H2S y los enlaces en H2NNH2.

Cs – 0.7 Cl – 3.0 3.0 – 0.7 = 2.3 Iónico

H – 2.1 S – 2.5 2.5 – 2.1 = 0.4 Covalente polar

N – 3.0 N – 3.0 3.0 – 3.0 = 0 Covalente

Ejemplo:Ejemplo:a) Ordene según la polaridad creciente, basándote en los valores de electronegatividades de la tabla adjunta, los enlaces siguiente: H–F, H–O, H–N, H–C, C–O y C–Cl

Elemento F O Cl N C S HElectronegat. 4,0 3,5 3,0 3,0 2,5 2,5 2,1

RESP.-

H–C < C–Cl < H–N < C–O < H–O < H–F

1.- a) Cuántos enlaces covalentes hay en una molécula de cloruro de hidrógeno?, b) Cuántos pares de electrones no compartidos tiene?

2.- Use la tabla periódica para:

a) ordenar los siguientes átomos por electronegatividad decreciente: Br, Cl, Fe, K, Rb;

b) marcar los átomos unidos con los enlaces con cargas parciales positivas ( +) y negativas ( -): i) Al – F y Al – Cl, ii) C – Si y C – C; iii) K – Br y Cu – Br; iv) Mg – Cl y Ca – Cl.

Ejercicios: