El enlace químicoEl enlace químico

Prof. María Carmen Bono de Prof. María Carmen Bono de CantisanoCantisano

Enlace químicoEnlace químico

Es la fuerza que mantiene unidos a los átomos Es la fuerza que mantiene unidos a los átomos en los distintos compuestos, moléculas o en los distintos compuestos, moléculas o redes cristalinas.redes cristalinas.

Cuando dos átomos se combinan, los Cuando dos átomos se combinan, los electrones se redistribuyen para minimizar la electrones se redistribuyen para minimizar la energía del sistema.energía del sistema.

Se formará una unión cuando la energía Se formará una unión cuando la energía alcanzada por los átomos juntos es menor que alcanzada por los átomos juntos es menor que la que tenían cuando estaban separados.la que tenían cuando estaban separados.

Tipos de enlace químicoTipos de enlace químico

Existen 3 tipos extremos de enlaces Existen 3 tipos extremos de enlaces químicos:químicos:– IónicoIónico: : Entre un átomo con alta y otro con Entre un átomo con alta y otro con

baja electronegatividad.baja electronegatividad.– Covalente: Covalente: Entre átomos de elementos con Entre átomos de elementos con

alta electronegatividad.alta electronegatividad.– Metálica:Metálica: Entre átomos de elementos con Entre átomos de elementos con

baja electronegatividad.baja electronegatividad.

El enlace químico realEl enlace químico real

Los distintos tipos de enlace no son más que modelos que interpretan con menor o mayor éxito las propiedades observadas en las compuestos.

El enlace iónicoEl enlace iónico

Se verifica entre átomos con baja energía de Se verifica entre átomos con baja energía de ionización (pierden e- con facilidad) y átomos con alta ionización (pierden e- con facilidad) y átomos con alta energía de afinidad electrónica (ganan e- con energía de afinidad electrónica (ganan e- con facilidad)facilidad)

Se estabilizan por la atracción entre aniones y Se estabilizan por la atracción entre aniones y cationes.cationes.

Cada ión tiende a rodearse del mayor número posible Cada ión tiende a rodearse del mayor número posible de iones de distinto signo. de iones de distinto signo.

Estos compuestos son sólidos a temperatura Estos compuestos son sólidos a temperatura ambiente con cationes y aniones alternándose en una ambiente con cationes y aniones alternándose en una red cristalina tridimensional.red cristalina tridimensional.

iónicaiónica

ClNa x

ClNa x

+ -11

Estructura de un sólido iónicoEstructura de un sólido iónico

En realidad, salvo en estado gaseoso, los compuestos iónicos no forman pares iónicos sino redes cristalinas.La estabilidad de un cristal está dada por su energía reticular, que es la energía que es necesario aplicar para extraer un par iónico de un cristal.Un compuesto iónico en estado sólido no presenta moléculas.El proceso de disolución, sólo separa los iones ya presentes en el sólido

¿Se pierden y se ganan e-?¿Se pierden y se ganan e-?

Lewis y el enlace covalenteLewis y el enlace covalente

Lewis propuso que el enlace químico implica que dos Lewis propuso que el enlace químico implica que dos átomos en una molécula compartan un par de e-. átomos en una molécula compartan un par de e-. A ese tipo de enlace lo llamó covalencia.A ese tipo de enlace lo llamó covalencia.El principio de exclusión de Pauli, justifica que los e- se El principio de exclusión de Pauli, justifica que los e- se compartan de a pares.compartan de a pares.Se pueden compartir uno, dos o tres pares de e-, dando Se pueden compartir uno, dos o tres pares de e-, dando lugar a covalencias simples, dobles o triples. lugar a covalencias simples, dobles o triples. En general para los elementos representativos, sólo los En general para los elementos representativos, sólo los e- del último nivel ocupado (e- de valencia) participan en e- del último nivel ocupado (e- de valencia) participan en las covalencias.las covalencias.Para los elementos de transición, los e- interiores Para los elementos de transición, los e- interiores también pueden participar en los enlaces.también pueden participar en los enlaces.

La “regla” del octetoLa “regla” del octeto

Dada la extrema estabilidad de los gases nobles con Dada la extrema estabilidad de los gases nobles con configuración electrónica externa nsconfiguración electrónica externa ns2 2 npnp6 6 Lewis propuso Lewis propuso que los átomos tratan de adquirir la configuración propia que los átomos tratan de adquirir la configuración propia de un gas noble, completando 8 e- en su último nivel. de un gas noble, completando 8 e- en su último nivel. Eso funciona bien muchas veces, pero no siempre. Hay Eso funciona bien muchas veces, pero no siempre. Hay casos de octetos expandidos para elementos a partir del casos de octetos expandidos para elementos a partir del periodo 3.periodo 3.Hay casos de octetos incompletos, sobre todo en el Hay casos de octetos incompletos, sobre todo en el segundo periodo.segundo periodo.Para los elementos de transición con orbitales d Para los elementos de transición con orbitales d incompletos, pueden presentar distinto grado de llenado.incompletos, pueden presentar distinto grado de llenado.Existen compuestos con un número impar de e- (NO)Existen compuestos con un número impar de e- (NO)

Tipos de covalenciaTipos de covalencia

Según procedencia de los e-Según procedencia de los e-– ComúnComún– CoordinadaCoordinada

Según electronegatividad de los elementosSegún electronegatividad de los elementos– PuraPura– Parcialmente iónicaParcialmente iónica

Según cantidad de pares de e- compartidos:Según cantidad de pares de e- compartidos:– SimpleSimple– DobleDoble– TripleTriple

covalentecovalente

ComúnComún

CoordinadaCoordinada

PolarPolar

Cl Clxx

x xx x

x

Cl Ox x

x xx x Cl

O xx

xx

xx

O xx

xx

xx

Cl Hx

δ- δ+

ElectronegatividadElectronegatividad

El enlace metálicoEl enlace metálico

El enlace metálicoEl enlace metálico

Los átomos de los elementos metálicos Los átomos de los elementos metálicos tienden a unirse entre sí formando un tienden a unirse entre sí formando un empaquetamiento compacto.empaquetamiento compacto.

Los e- de valencia están completamente Los e- de valencia están completamente deslocalizados en todo el metal.deslocalizados en todo el metal.

Es como si los metales fueran un conjunto Es como si los metales fueran un conjunto de cationes inmerso en un mar de e-de cationes inmerso en un mar de e-

Modelo de representación de Modelo de representación de una red metálicauna red metálica

Los electrones no están unidos a ningún Los electrones no están unidos a ningún átomo en particular átomo en particular

tampoco forman parestampoco forman pares

están están deslocalizadosdeslocalizados por la red cristalina por la red cristalina y por ello se denominan electrones libres.y por ello se denominan electrones libres.

La atracción electrostática entre la nube La atracción electrostática entre la nube electrónica y los iones positivos es la base electrónica y los iones positivos es la base del enlace metálico del enlace metálico

Propiedades de los metalesPropiedades de los metales

Los electrones de valencia presentan gran movilidad lo que confiere al metal su elevada conductividad tanto eléctrica como térmica.

Los iones que forman la red metálica son todos iguales, pudiéndose desplazar de unas posiciones a otras equivalentes con relativa facilidad, lo que explica la ductilidad y maleabilidad de los metales.

Geometría molecularGeometría molecular

Teoría de repulsión de los pares de Teoría de repulsión de los pares de e- de valencia. TRePeVe- de valencia. TRePeV

A diferencia del enlace iónico, el enlace A diferencia del enlace iónico, el enlace covalente es direccional.covalente es direccional.

Las moléculas presentan formas definidas Las moléculas presentan formas definidas que van a justificar algunas de las que van a justificar algunas de las propiedades de las sustancias. propiedades de las sustancias.

TRePeV dice “TRePeV dice “Los pares de e- se repelen Los pares de e- se repelen unos a otros, por lo tanto se sitúan lo más unos a otros, por lo tanto se sitúan lo más alejados posibles entre si”alejados posibles entre si”..

Reglas para aplicar TRePeVReglas para aplicar TRePeV

Escribir la fórmula de Lewis del Escribir la fórmula de Lewis del compuesto.compuesto.

Contar las regiones alrededor del átomo Contar las regiones alrededor del átomo central con carga eléctrica negativa:central con carga eléctrica negativa:– Enlaces con átomos vecinosEnlaces con átomos vecinos– Pares de e- sin compartirPares de e- sin compartir– Disponer de dichas regiones de manera que Disponer de dichas regiones de manera que

se ubiquen lo más lejos posible entre sí.se ubiquen lo más lejos posible entre sí.

Forma de moléculas para TRePeVForma de moléculas para TRePeV

Moléculas polares y no polaresMoléculas polares y no polares

Fuerzas intermolecularesFuerzas intermoleculares

Son enlaces débiles entre moléculas.Son enlaces débiles entre moléculas.

Actúan a corta distanciaActúan a corta distancia

Son los responsables de la agregación de Son los responsables de la agregación de las moléculas.las moléculas.

Pueden ser atracción entre dipolos Pueden ser atracción entre dipolos permanentes, entre dipolos transitorios o permanentes, entre dipolos transitorios o puente de Hidrógeno.puente de Hidrógeno.

Fuerzas de LondonFuerzas de London

Se producen entre moléculas no polares . Se producen entre moléculas no polares . Se hacen Se hacen dipolos transitoriosdipolos transitorios por movimiento de por movimiento de los electrones dentro de la molécula. También los electrones dentro de la molécula. También se lo llama se lo llama dipolo inducidodipolo inducido se trata de una se trata de una distorsión de la distribución electrónica del distorsión de la distribución electrónica del átomo.En general , a mayor Nº de electrones átomo.En general , a mayor Nº de electrones ,habrá mayor nube difusa y mayor polarización . ,habrá mayor nube difusa y mayor polarización . Es decir aumentan con la masa molarEs decir aumentan con la masa molarSon muy débiles.Son muy débiles.A > Mr > cantidad de electrones > A > Mr > cantidad de electrones > polarización > P.F yP.Epolarización > P.F yP.E

μ=0

Dipolo –dipoloDipolo –dipolo

En moléculas que tienen unión covalente En moléculas que tienen unión covalente polarpolar

µµ ≠≠ 00

Se forman dipolos permanentes.Se forman dipolos permanentes.

Su origen es electrostático.Su origen es electrostático.

A mayor momento dipolar > fuerzaA mayor momento dipolar > fuerza

Interacción entre dipolos Interacción entre dipolos permanentespermanentes

Cuando dos moléculas polares se acercan, sus dipolos interactúan y aparece una fuerza de atracción entre ambos.

Interacción entre dipolo transitorio Interacción entre dipolo transitorio e inducido. Fuerzas de Londone inducido. Fuerzas de London

Debido al movimiento de sus e-, en una molécula no polar pueden generarse distribuciones asimétricas de las cargas que hacen surgir dipolos transitorios.

Estos dipolos transitorios pueden inducir en moléculas vecinas la aparición de otros dipolos.

La atracción entre estos dipolos son los responsables de la atracción entre moléculas no polares

Puente de HidrógenoPuente de Hidrógeno

Cuando el Hidrógeno esta unido a átomos muy electronegativos, la nube electrónica esta muy desplazada hacia este átomo produciendo una gran separación de cargas.

El H con marcado déficit electrónico puede interactuar con los átomos electronegativos de moléculas vecinas formando un puente.

Unión puente Unión puente de HIDRÓGENOde HIDRÓGENO

El dipolo se forma porque el H está unido a un átomo El dipolo se forma porque el H está unido a un átomo muy electronegativomuy electronegativoSon más fuertes que las dip-dipSon más fuertes que las dip-dipSe producen solamente entre Flúor (HF) ,Oxígeno Se producen solamente entre Flúor (HF) ,Oxígeno (H20) ,Nitrógeno (NH3) y a veces Cloro( HCL) y en (H20) ,Nitrógeno (NH3) y a veces Cloro( HCL) y en macromoléculas biológicas (ADN , proteínas)macromoléculas biológicas (ADN , proteínas)La fuerza del enlace se establece por el par electrónico La fuerza del enlace se establece por el par electrónico libre del átomo electronegativo y el núcleo del H de la libre del átomo electronegativo y el núcleo del H de la otra molécula.otra molécula.Las moléculas con puentete de H tienen P.F y P.E Las moléculas con puentete de H tienen P.F y P.E elevadoselevadosA mayor electronegatividad del átomo que está unido al A mayor electronegatividad del átomo que está unido al H ,> fuerza de unión , > P.E y > P..FH ,> fuerza de unión , > P.E y > P..F

Intensidad entre fuerzas Intensidad entre fuerzas intermolecularesintermoleculares

El puente de H es más fuerte que la El puente de H es más fuerte que la interacción entre dipolos y ésta mayor que las interacción entre dipolos y ésta mayor que las fuerzas de London.fuerzas de London.Las fuerzas de London estan presentes en Las fuerzas de London estan presentes en todas las moléculas.todas las moléculas.Las interacciones entre dipolos, sólo en las Las interacciones entre dipolos, sólo en las moléculas polares.moléculas polares.Las fuerzas intermoleculares son aditivas, Las fuerzas intermoleculares son aditivas, cuanto mayor la molécula, mayor cantidad de cuanto mayor la molécula, mayor cantidad de fuerzas y mayor la energía necesaria para fuerzas y mayor la energía necesaria para separar las moléculas.separar las moléculas.

Las fuerzas intermolecularesLas fuerzas intermoleculares

Las fuerzas intermoleculares también Las fuerzas intermoleculares también son responsables de la solubilidad de las son responsables de la solubilidad de las distintas sustancias.distintas sustancias.En general una sustancia será soluble en En general una sustancia será soluble en otra cuando sus moléculas pueden otra cuando sus moléculas pueden interactuar.interactuar.Es decir, una sustancia polar será Es decir, una sustancia polar será soluble en un solvente polar y no en un soluble en un solvente polar y no en un solvente apolar. Y viceversa.solvente apolar. Y viceversa.

Analizar :Analizar :

LewisLewis geometríageometría fuerzas intermolecularesfuerzas intermoleculares energía para romper las energía para romper las

unionesuniones