Enlace Químico

Recuerda:Unidades estructurales de la materiaanimaciónEnlaceQuímicoCuando veas este icono púlsalopara observar una animación queaparecerá en tu exploradorvideoCuando veas este icono púlsalopara observar una vídeo queaparecerá en tu explorador1 La materia puede presentarse en dos formas:•Mezclas (homogéneas -disoluciones- y heterogéneas –granito, arena-)•Sustancias puras Las sustancias químicas puras pueden ser:• Compuestos químicos (Agua, dióxido de carbono…)• Elementos (Fe, Na, Cu…). Las partículas (o unidades estructurales que forman las sustancias químicaspueden ser:•Átomos•Iones•Moléculas En este tema vamos a estudiar como y por qué se unen los distintos átomos(o iones) entre sí, para formar moléculas o para formar la estructura2macroscópica de las sustancias químicas.Enlace químicoEnlace químico:Son las fuerzas que mantienen unidos a los átomos entre sípara formar moléculas.Son de tipo eléctrico.Al formarse un enlace se desprende energía.Los átomos se unen pues, porque así tienen una menorenergía y mayor estabilidad que estando separados.Enlace químico La distancia a la que se colocan los átomos es a la que sedesprende mayor energía produciéndose la máxima estabilidad (estadode menor energía)oCuando están alejados la energía es muy pequeña (negativa)osegún van acercándose se hace más negativa (por la atracción entre cargascontrarias, corteza electrónica de un átomo y núcleo del otro)oA partir de cierta distancia, la energía crece debido a la repulsión de cargasdel mismo signo (las cortezas electrónicas y los núcleos de cada átomo)Longitud del enlacevideoLos átomos se unen utilizando los electrones más externos(de valencia).Energía del enlace3Diagrama de energía de un enlace químico entre dos atomos enfunción de la distancia interatómica (entre los núcleos).4

Propiedades del enlace químicoTipos de EnlaceEnergía de enlace: desprendimiento de energíacuándo se forma un enlace.Distancia de enlace: longitudentrelos núcleosde los átomos enlazadosÁngulo de enlace: es el ángulo que forman lasrectas que pasan por los núcleos atómicos56Enlace iónicoEnlace IónicoI Es la unión resultante de la presencia de fuerzaselectrostáticas entre iones positivos y negativos paradar formar un compuesto constituido por una redcristalina iónica. Uno de los átomos cede uno (o varios) e-paraconvertirse en un catión mientras que el otros loscapta convirtiéndose en catiónS + 2e -S -IINa 2 S2 Na - 2 e - 2 Na + 87

Enlace IónicoIEnlace IonicoEl enlace iónico se establece por cesión de electrones (uno o más) de unátomo metálico (baja EN, tendencia a ceder electrones) a un átomo nometálico (EN elevada, tendencia a captar electrones).El átomo metálico se convierte así en un catión y el no metálico en unanión.Estos iones quedan unidos por fuerzas de atracción electrostática.animación••[ ] 2+•• ••••• •] 2-• ••[En la mayoría de los casos, el número de electrones ganados o perdidoses tal que cada uno de los iones resultantes adquiere la configuraciónelectrónica de gas noble, es decir completa su octeto.9NaCl10Enlace IónicoICompuestosiónicosÁtomoBaja ElectronegatividadCatiónEnlace IónicoILos compuestos iónicos no están formados porparejas de iones o asociaciones sencillas de éstos.Cada ión se rodea de iones de carga opuestaForman una red cristalina que se podría consideraruna macromoléculaPérdida e -Transferenciade e -Ganancia e -ÁtomoElectronegatividad elevadaAniónCompuesto Iónico11NaCl12

Notación de Lewisanimación Para representar un enlace se colocan los electrones(puntos) . Se escribe el símbolo del elemento y serodea de tantos puntos como electrones de valenciatiene.Ejemplos:-Átomos: Mg: , H· , Na· , Mg: , :C: ,..:O: , ..:N· , Los enlaces (y a veces los pares de electrones) serepresentan como guiones. (formulas desarolladas)Ejemplos:-Moleculas: H―H (H 2) , O=O (O 2) , :N≡N: (N 2) ,..O=C=O (CO H―N―H (NH 3 ),2) , H-O-H (H 2O),H1718Enlace CovalenteMolécula de flúorO – HHH –N – H19 20H

Enlace CovalenteEnlace CovalenteSi los átomos compartenun par de electrones: enlace covalente sencillodos pares de electrones: enlace covalente dobletres pares de electrones: enlace covalente tripleMolécula de aguaMolécula de oxígenoMolécula de nitrógenoMolécula de oxígenoMolécula de nitrógenovideo21O=O (O 2):N≡N: , (O 2)22Enlace Covalente Coordinado o dativoSe establece cuando el par de electrones compartido, es aportado sólo por unode los átomos que interviene en el enlace (dador). El otro átomo (aceptor)aporta un hueco electrónico (un orbital vacío donde caben dos electrones).+Enlaces Covalentes polares y no-polares• No polares (Apolares): Se presentan cuando el par o pares de electrones son compartidospor átomos de igual electronegatividad. el par o pares de electrones compartidos son igualmente atraídospor ambos átomos y los electrones están a igual distancia de ambosátomos.Existe una distribución simétrica de los electrones.H-HanimaciónCl 2animaciónEl enlace coordinado o dativo se representa mediante una flecha dirigida hacia elátomo aceptor:2326

Enlaces Covalentes polares y no-polaresanimaciónEnlaces Covalentes polares y no-polaresanimación•Polares:•Polares:Se presentan cuando el par o pares de electrones son compartidos porátomos de diferente electronegatividad.El átomo más electronegativo atrae hacia sí con mayor intensidad loselectrones compartidos,Se produce cierta asimetría en la distribución de las cargas en lamolécula formada, que posee un polo+ y un polo- , constituye undipolo eléctrico.δ+ δ−H Cl H ClHI y H 2 Oanimación27El grado de polaridad de un enlace covalente está relacionado con la diferencia de28electronegatividad de los átomos unidos.Enlaces Covalentes polares y no-polaresEnlace Covalente Polar, ejemplos:δ+ δ−H ClMenor electronegatividadDensidad de carga positiva(Carga positiva pequeña)Mayor electronegatividadDensidad de carga negativa(Carga negativa pequeña)δ−OH Hδ+ δ+Enlaces Covalentes polares y no-polaresLa polarización del enlace depende de diferencia devalor de electronegatividad (∆En), puede ser:1.No polar (∆En

Enlaces Covalentes polares y no-polaresDiferencia enlace covalente-ionicoEnlace covalente - Enlace iónicovideo3132Ejemplos enlace ionicoEjemplos enlace covalenteBaOMgCl 2• ••• • O •••BaMg• ••••••Cl•••••Cl••••••Ba••Cl••••2+ •• 2-••O••••Iones unidos por fuerzas electrostáticas-Mg 2+••••Cl••••Iones unidos por fuerzas electrostáticas-N 2NH 3CO 2••H•N•••O ••••••• N•• ••N• ••••• H••N••H••NH • H•• ••C• O•••••N••NN1 enlace covalente apolar triple••••••Hδ+Hδ− δ+N HHδ+3 enlaces covalentes polares sencillosO•••• ••O •• ••C••O•••• •• •O• ••C••δ− δ+ δ−••O C••O ••••332 enlaces covalentes polares dobles34

Ejemplos enlace covalenteEnlace Covalente e IónicoIg) H 3 O + h) NH 4+g)+h)3536Enlaces intermolecularesCuestionario (en inglés)Solubilidad de sustancias iónicasiLas sustancias iónicas (sales como el NaCl) son solubles endisolventes formados por moléculas polares,En cambio, no lo son en disolventes apolares (benceno, cetona,eter,…)3738

Solubilidad de sustancias covalentesLas sustancias covalentes pueden ser solubles o insolubles endisolventes polares.La solubilidad va a depender de la polaridad de la molécula covalente:• Covalente apolar insoluble• Covalente polar solubleEnlace MetálicoEl enlace metálico se establece entre átomos metálicos.Los átomos metálicos dejan libres electrones s y d adquiriendo estructurade gas noble u otras estructuras electrónicas especialmente estables.Se forma así, un conjunto de iones positivos (cationes metálicos) quese ordenan en forma de redes,los electrones liberados se deslocalizan, moviéndose libremente poruna extensa región entre los iones positivos, formando lo que se conocecon el nombre de "nube electrónica".3940Enlace Metálico Los electrones libres que forman la "nube electrónica“ se llamanelectrones de conducciónEnlace MetálicoAlgunos tipos de redes cristalinas metálicasCúbica centrada en las carasCúbica compacta4142

Enlace MetálicoAlgunos tipos de redes cristalinas metálicasRed cristalina de HierroEMPAQUETAMIENTO CUBICO CENTRADO EN ELCUERPO(Atomium Bruselas)43Enlaces intermolecularesLas fuerzas intermoleculares son las fuerzas de atracciónexistentes entre distintas moléculas covalentes.Estas fuerzas están presentes en las sustancias covalentescuando se encuentran en estado sólido o líquido (son los enlacesque mantienen a estas sustancias en estos estados).Las fuerzas intermoleculares pueden ser de dos clases:– Enlace por fuerzas de Van der Waals1) Fuerzas de dipolo-dipolo2) Fuerzas dipolo-dipolo inducido.3) Fuerzas de dispersión (o de London)– Enlace por puentes de hidrógeno (en realidad son un tipoparticular de enlaces dipolo-dipolo)videovideo44Enlaces intermolecularesFuerzas de Van der Waals:Son interacciones intermoleculares de naturaleza electrostática1. Fuerzas dipolo – dipoloSon fuerzas atractivas que aparecen entre dipolos eléctricosconstituidos por moléculas polares.Enlaces intermolecularesEnlace por fuerzas de Van der Waals dipolo-dipoloSe presentan entre moléculas covalentes polares.Se deben a la interacción entre los dipolos que constituyen lasmoléculas.2. Fuerzas dipolo – dipolo inducidoLas moléculas polarizadas pueden provocar en átomos neutrosno polares un desplazamiento de la carga electrónicatransformándolos en dipolos inducidos3. Fuerzas de dispersión (dipolos instantáneos)Aparecen entre moléculas no polarizadas es la interacciónentre dipolos instantáneos e inducidos. También se les suelellamar fuerzas de London.Las moléculas polares seatraen entre sí debido a lasatracciones entre sus dipolos4546

Enlaces intermolecularesEnlace por fuerzas dipolo-dipolo inducidoSe presentan entre moléculas polares y moléculas apolares.Las moléculas polarizadas (dipolo permanente) pueden provocaren átomos neutros no polares un desplazamiento de la cargaelectrónica transformándolos en dipolos inducidos.Enlaces intermolecularesEnlace por fuerzas de Van der Waals de dispersión- +- +El dipolo permanente y el dipolo inducido se atraerán entre sí:4748Enlaces intermolecularesEnlace por fuerzas de Van der Waals de dispersión (o de London)Se presentan entre moléculas covalentes apolares.Se deben a la aparición de dipolos instantáneos que se crean conel movimiento de los electrones.Enlaces intermolecularesEnlace por puentes de hidrógeno4950

Enlaces intermolecularesEnlace por puentes de hidrógenovideoEnlaces intermolecularesEnlace por puentes de hidrógeno5556Enlaces intermolecularesEnlace por puentes de hidrógeno: la molécula de aguaResumen enlacesIÓNICO COVALENTE METÁLICOENLACES DE HIDRÓGENOVAN DER WAALS DISPERSIÓN5758

Tipos de sustanciasPartículasconstituyentesTipos deunionesSustanciaIónicaCationes y AnionesFuerzaselectrostáticasEnlace iónicoFuertesSustanciaMetálicaCationes y electronesdeslocalizadosFuerzaselectrostáticasEnlace metálicoFuertes o DébilesAu 3+ e -SustanciaAtómicaÁtomosCompartición depares deelectronesEnlace covalenteMuy FuertesCSustanciaMolecularMoléculasUnionesintermolecularesVan der WaalsEnlace dehidrógenoDébilesH 2 OTipos de sustanciasPartículasconstituyentesTipos deunionesPropiedadesmecánicasPropiedadeseléctricasPuntos defusiónSolubilidadSustanciaIónicaCationes y AnionesFuerzaselectrostáticasEnlace iónicoFuertesDuras y frágilesAisladorasAltosSolubles en agua ydisolventes polaresSustanciaMetálicaCationes y electronesdeslocalizadosFuerzaselectrostáticasEnlace metálicoFuertes o DébilesDuras o blandasConductorasModerados o altosInsolubles en todos losdisolventesSolubles en otrosmetales en estadolíquido (aleaciones)Sustancia AtómicaÁtomosCompartición depares de electronesEnlace covalenteMuy FuertesMuy durasAisladorasMuy altosInsolubles en todoslos disolventesSustancia MolecularMoléculasUniones intermolecularesVan der WaalsEnlace de hidrógenoDébilesMuy blandasAisladorasBajos o moderadosApolares: insolubles endisolventes polares, solubles endisolventes no polaresPolares: solubles en disolventespolares, insolubles endisolventes no polaresOtraspropiedadesFundidos odisueltos conducenla electricidadQuebradizosBrillo metálicoGran densidadDúctiles y maleables59EjemplosNaCl, K 2 CO 3 , CaF 2Na, Fe, Al, CuB, C: diamante ygrafito, Si, Ge, As,Sb, SiO 2 , SiC, NBO 2 ,Cl 2 , CO 2 , H 2 O, etanol:C 2 H 5 OH, S 8 , Naftaleno: 60C 10 H 10Sustancias iónicasiSustancias iónicasiCationes y anionesUnidos por fuerzas electrostáticasEnlace iónico Sólidos duros Frágiles, quebradizos Puntos de fusión elevadosLas fuerzas de atracción electrostática entre los cationes y anionesque constituyen el sólido iónico son fuertes, Solubles en agua y disolventes polaresEsto se debe a que al ser golpeadoy distorsionarse el cristal, seproduce una aproximación de ionesde carga del mismo signo, que serepelen entre sí.Las fuerzas de atracción electrostática entre loscationes y aniones que constituyen el sólidoiónico son fuertes,61 No conducen la electricidad en estado sólido, disueltos ofundidos son conductores.En estado sólido son los electrones están firmemente sujetos por los iones y losiones están firmemente unidos en la red cristalina y no poseen capacidad dedesplazamiento .Disueltos o fundidos, al poder moverse los iones, conducen la corriente62eléctrica.

Sustancias metálicasSustancias metálicasCationes y electrones deslocalizadosUnidos por fuerzas electrostáticasEnlace metálicoLa unión entre los cationes puede serdébil o fuerte, dependiendo del tamañode los cationes y del número de electronesde valencia que constituyan la nubeelectrónica, responsable de la unión entrecationes.6364Sustancias metálicasSólidos duros o blandosexcepto el mercurioDúctiles y maleablesPuntos de fusión moderados o altosLa unión entre los cationes puede ser débil ofuerte, dependiendo del tamaño de los cationes ydel número de electrones de valencia queconstituyan la nube electrónica, responsable de launión entre cationes.La deformación de un metal noimplica ni rotura de enlaces nimayor aproximación de iones deigual carga.La unión entre los cationes puede ser débil o fuerte, dependiendo del tamaño de loscationes y del número de electrones de valencia que constituyan la nube electrónica,responsable de la unión entre cationes.Sustancias covalentes molecularesAgua (y otros disolventes):MoléculasUnidas por fuerzas intermoleculares(Enlaces de hidrógeno)Insolubles en todos los disolventesSe disuelven en otros metales en estado líquido formando aleacionesBuenos conductores eléctricos y térmicosDebido a la movilidad de los electrones.Brillo metálicoDensidad elevada65Las fuerzas intermoleculares son las másdébilesLos enlaces de hidrógeno son las fuerzasintermoleculares de mayor intensidad66

Sustancias covalentes molecularesSustancias covalentes molecularesGases:Formados por Moléculas (salvo los gases nobles que cuyosátomos no se unen entre si)Casi no están “Unidas”, hay fuerzas intermoleculares muydébiles (Fuerzas de Van der Waals: dispersión)Compuestos coavlaentes polares:MoléculasUnidas por fuerzas intermoleculares débiles(Fuerzas de Van der Wa als: dipolo-dipolo)En la mayor parte de los casos las fuerzasintermoleculares son muy débiles.67En la mayor parte de los casos lasfuerzas intermoleculares son muydébiles.68Sustancias covalentes molecularesSustancias covalentes moleculareslíquidosgases6970

Sustancias covalentes molecularesSustancias covalentes molecularesGases y líquidos, los sólidos son muy blandosEn la mayor parte de los casos las fuerzas intermoleculares que unen las moléculas son muy débilesPuntos de fusión bajosEn la mayor parte de los casos las fuerzas intermoleculares que unen las moléculas son muy débilesAisladorasSolubilidadNo tienen cargas libres.– Las sustancias formadas por moléculas no polares (o poco polares) son prácticamenteinsolubles en disolventes polares como el agua.Solubles en disolventes no polares (o poco polares) como los disolventes orgánicos: éter,benceno, CCl 4 etc.• Las sustancias formadas por moléculas polares sonsolubles en agua (sobre todo, si pueden formar puentes dehidrógeno con ella) y en otros disolventes polares.Son insolubles en disolventes no polares.71La disolución sólo ocurre si las fuerzas de atracción entre las moléculas del soluto y deldisolvente son de la misma naturaleza y parecida intensidad. En caso contrario, las moléculas dela sustancia y del disolvente tienden a quedar en grupos distintos; es decir, no hay disolución.72Sustancias covalentes átomicasSustancias covalentes atómicasÁtomosUnidos por compartición de pares de electronesEnlace covalenteLos enlaces covalentes son muy fuertes7374

Sustancias covalentes atómicasgrafitoSólidos muy durosPuntos de fusión muy altosInsolubles en todos los disolventesAisladorasLos átomos están unidos porenlaces covalentesmuy fuertesTIPOS DE SUSTANCIASComparación n de algunas propiedadesLos electrones carecen de libertad de desplazamiento, están localizadosen los enlaces covalentes7576SolubilidadConductividad eléctricaNota: Xileno (=dimetilbenceno)7778

Tipos de sustanciasSistemas cristalinos7980GRUPOSPERÍODOS81 82