TEORÍA DE
ENLACES
INICIO
La existencia de moléculas supone la
unión de átomos iguales o diferentes por medio de enlaces, en los cuales
participan los electrones de valencia de los átomos enlazados. La valencia es
el número de electrones que le faltan o debe ceder un elemento químico para
completar su último nivel de energía. Estos electrones son los que pone en juego durante
una reacción química o
para establecer un enlace
químico con otro elemento. Hay elementos
con más de una valencia, por ello fue reemplazado este concepto con el de
números de oxidación que finalmente representa lo mismo.
La capacidad de combinación de un átomo
viene indicada por su valencia, que junto con sus electrones de la última capa
energética (capa de valencia) llamados electrones
de valencia, son los responsables de la formación de enlaces de los átomos.
Se puede calcular la valencia de un átomo a partir de la distribución
electrónica pero también a partir del grupo donde está localizado el elemento
en la tabla periódica, los cuales, a su vez, derivan del número de electrones
del ultimo nivel energético o la valencia. Los elementos de los grupos I, II y
III y IV A posen valencias 1, 2, 3 y 4 respectivamente; los elementos del grupo
VA posen valencia 3, ya que son estos los electrones que ganarían para
completar 8 en su capa de valencia; así, también, los elementos de los grupos
VI y VIIA poseen valencia dos y 1 respectivamente, en tanto que los del grupo
VIIIA poseen valencia 0. La valencia de un átomo indicaría el número de enlaces
que formaría dicho átomo: un átomo de valencia 2 (Bivalente) formaría dos
enlaces.
El enlace químico podría definirse, de
manera elemental, como la “Energía responsable de la unión entre entidades
químicas ya sean átomos o moléculas”. Así, pueden distinguirse dos tipos
generales de enlace; Interatómicos e
intermoleculares.
ENLACES
INTERATÓMICOS
El principio teórico del enlace químico interatómico
se origina de la necesidad de explicar la unión que existe entre átomos
adyacentes en las moléculas. Este enlace se define como “La fuerza de la unión
que existe entre dos átomos adyacentes en una molécula”. La unión de los átomos
puede deberse a varias causas que son originadas en la interacción entre las
nubes electrónicas (o mejor, a los campos eléctricos generados por los
electrones) de los átomos que se encuentran unidos.
Las interacciones entre los electrones
de enlace (electrones más externos de los átomos) originan fuerzas que pueden
conducir a que uno o dos electrones de uno de los átomos sean atraídos hacia el
otro átomo y se enlacen si los electrones son totalmente atraídos por uno de
los átomos, este átomo quedara con una carga atómica negativa (ion negativo) y
el átomo que dona los electrones tendrá una carga positiva (ion positivo). Si la carga se manifiesta parcialmente sobre
los átomos que se enlazan se dice que los electrones se comparten y no existe
la formación de átomos cargados realmente, sino que el efecto de los electrones
por lo general se manifiesta más en uno de los átomos que en otro. Un ion es
una partícula cargada la cual puede estar formada por uno o varios átomos.
Los enlaces químicos e interatómicos pueden dividirse en dos
tipos iónico y covalente.
1. ENLACE
IÓNICO Implica transferencia de electrones, se da entre átomos
con alta diferencia en la electronegatividad, por lo que fácilmente se da entre
metales y no metales. La diferencia en la electronegatividad es mayor de 1.7.
Antes de continuar con su estudio abordemos la regla del octeto.
Cuando un átomo se combina con otro u
otros átomos para formar moléculas, tiende a adquirir la configuración de un
gas noble, es decir completar 8 electrones en su último nivel energético o capa
de valencia. Esto puede explicarse mediante la regla del octeto.
Regla
del octeto
Los átomos de los gases nobles (excepto
el Helio) tienen una capa de valencia con una configuración electrónica ns2
np6, especialmente estable, donde n es el número cuántico principal de la capa
de valencia. Tales elementos tienen altas energías de ionización (E1) y bajas
afinidades electrónicas (Ae) y muestran poca tendencia a reaccionar
químicamente. La regla de los octetos es una afirmación de la estabilidad de la
configuración ns2 np6 de la capa de valencia. Los átomos que pueden alcanzar
esta configuración por la adición de solo algunos electrones tienden a hacerlo,
es decir tienden a completar el octeto. Al aceptar electrones, el átomo forma
un ion negativo con tantas cargas negativas como electrones gane.
¿Y
qué ocurre con los iones positivos? Cuando un átomo tiene pocos electrones
de valencia, pero en su segunda capa a partir del exterior posee octeto, tiende
a perder sus electrones de valencia para quedar con el octeto. Resulta un ion
positivo con tantas cargas positivas como electrones pierda. La regla del
octeto tiene varias excepciones por ejemplo los elementos de transición no
cumplen a menudo dicha regla, pero si la mayoría de los elementos
representativos. La regla del octeto es una generalización manual, pero no una
ley natural. Cuando se forma un enlace iónico,
la fuerza de unión entre los átomos es originada por la atracción entre iones
con cargas opuestas. Este tipo de enlace también se conoce como electrovalente
Veamos
un ejemplo:
Ca
(Z=20) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s2 Ca°
(se encuentra neutro)
Obsérvese que Ca tiene número atómico
20, esto quiere decir que en este momento presenta 20 electrones y 20 protones,
o sea neutro Ca° (esto sucede cuando no se encuentra unido a ningún átomo) y
que para lograr tener 8 electrones en su último nivel de energía deberá ceder
sus últimos dos electrones (electrones de valencia) quedando de la siguiente
manera (esto sucede cuando se une a un átomo)
Ca
(Z=20) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 Ca+2
(Ion positivo)
Recuerde
que lo único que puede ganar o perder un átomo son electrones, a los protones
no les pasa nada ya que se encuentran en el núcleo. Cuando calcio pierde dos
electrones queda 18 y 20 protones, por lo que presenta más cargas positivas que
negativas ¿Cuántas cargas positivas más?
2, por ello queda 2+
Veamos otro ejemplo
O
(Z=8) 1s2 2s2 2p4 O° (se encuentra
neutro)
Obsérvese que O tiene número atómico 8,
esto quiere decir que en este momento presenta 8 electrones y 8 protones, o sea
neutro O°(esto sucede cuando no se encuentra unido a ningún átomo) y que para
lograr tener 8 electrones en su último nivel de energía deberá ganar dos
electrones (esto sucede cuando se une a otro átomo) quedando de la siguiente
manera
O
(Z=8) 1s2 2s2
2p6 O-2
(ion negativo)
Recuerde
que lo único que puede ganar o perder un átomo son los electrones a los
protones no les pasa nada ya que se encuentran en el núcleo. Cuando oxigeno gana
dos electrones queda 10 y 8 electrones, por lo que presenta más cargas
negativas que positivas ¿Cuántas cargas
negativas más? 2, por ello queda 2-
Ahora
grafiquemos el enlace posible entre los dos, lo que se debe graficar son los
electrones de valencia, calcio está en el grupo IIA por lo que tiene dos
electrones en el último nivel. Oxigeno está en el grupo VIA por lo que presenta
6 electrones de valencia, Calcio perderá sus dos electrones y oxigeno los
ganará, cuando suceda esto, Ca quedará positivo(Catión) y oxigeno
negativo(anión), sufrirán atracción y se unirán para formar una molécula (Oxido
de calcio). Observe que en la gráfica se muestra un solo átomo calcio y un solo
oxigeno por lo que se forma CaO . Dos
iones de cargas eléctricas opuestas tienden a atraerse entre sí. Esta
afirmación es parte de la ley de Coulomb y las fuerzas de atracción se conocen
como fuerzas electrostáticas o coulumbicas.
El
proceso anterior se favorece si los elementos que se enlazan tienen diferencia
de electronegatividades mayor de 1,7. Los enlaces iónicos se formaran entre átomos
de elementos que se encuentren bastante alejados en la tabla periódica, tomando
como origen para medir la lejanía la esquina inferior izquierda hacia la
esquina superior derecha. Es importante destacar que los enlaces iónicos
ocurren especialmente entre los elementos de la familia IA y IIA, con los de
VIA y VIIA.
DESARROLLO
Observe
el siguiente video antes de resolver el taller, le ayudara a comprender mejor
el tema de enlaces
1. ¿Qué son electrones de valencia y por qué son
importantes?
2. Elabore un cuadro en el que identifique el número
atómico, el grupo, los electrones de valencia, el # de electrones y protones de
siguientes elementos Ba, Na, K, CL, y C
3. Represente sus estados neutro e iónico de los
siguientes átomos Ba, Na, K, CL, y C de la misma forma en que se
representaron los ejemplos 1 y 2 de esta guía.
4. Represente la unión química entre los siguientes pares
de elementos de la misma forma en que se realizó el diagrama de Lewis de CaO
a. Na- F
b. Ba- O
c. K - Cl
d. Ca- S
e. Li – I
5. Analice cada una de las uniones químicas anteriores e
identifique si forman enlace iónico, justifique cada una de sus respuestas
6. Por qué la mayoría de los elementos tienden a tener la
configuración electrónica de los gases nobles
7. Por qué se dice que los gases nobles generalmente no
requieren unirse a ningún otro átomo. Explique su respuesta
8. Indique para cada una de las siguientes especies si
corresponde a un catión, anión o átomo neutro
a.
Cl-1
|
f.
K°
|
b.
Al+3
|
g.
Cu+1
|
c.
H+1
|
h.
S-2
|
d.
Na°
|
i.
Br-1
|
9. Teniendo en cuenta la diferencia de
electronegatividades de las parejas del punto 4, indique si corresponden a
enlace iónico. Busque la electronegatividad de cada átomo en la tabla periódica.
(diferencia mayor de 1,7 es iónico)
PROFUNDIZACIÓN
10. Consulte las características de los compuestos
iónicos. De ejemplos de sustancias iónicas
Observe
el siguiente video para terminar de profundizar en la temática propuesta https://www.youtube.com/watch?v=hLxC_aPQMHAFECHA DE ENTREGA: 12 de JUNIO /2020 en formato word al correo luisalbertomarin1010@gmail.com
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