En 1869, Mendeleiev llegó a su arreglo periódico de manera empírica, al
organizar las diversas propiedades de los elementos, pero crucialmente al
analizar su valencia. Después del descubrimiento del electrón, en 1897, era el
momento de intentar modelos químicos del enlace en los que los electrones
empezaran a jugar un papel importante para descifrar esa valencia o capacidad
de combinación de los elementos.
Stark, antes del descubrimiento del núcleo, consideró que los electrones
pudieran ser responsables de unir en los enlaces las partes positivas de dos
átomos. Fue John Joseph Thomson quien propuso hacia 1907 la idea de la
compartición de electrones como fuerza enlazante. Un año más tarde, Ramsay,
descubridor de los gases nobles, dice contundentemente:
Los electrones sirven como lazo de unión
entre átomo y átomo.
No obstante, es hasta 1916 cuando los químicos toman en consideración
plena a los electrones para interpretar la periodicidad del comportamiento
químico y lo hacen atinadamente a través de modelos simples. Es entonces cuando
surgen los modelos del enlace iónico y covalente, lo que adicionalmente nos
proporciona una forma apropiada de representarlos.
Regla
del octeto.
El último grupo
de la tabla periódica VIII A (18), que forma la familia de los gases nobles,
son los elementos más estables de la tabla periódica. Esto se debe a que tienen
8 electrones en su capa más externa, excepto el Helio que tiene sólo 2
electrones, que también es una configuración estable.
Los elementos al
combinarse unos con otros, aceptan, ceden o comparten electrones con la
finalidad de tener 8 electrones en su nivel más externo (excepto los cuatros
primeros elementos), esto es lo que se conoce como la regla del octeto.
Energía
de ionización.
Es la cantidad de energía
que se requiere para retirar el electrón más débilmente ligado al átomo. La
energía de ionización en los periodos aumenta de izquierda a derecha y en los
grupos, aumenta de abajo hacia arriba.
Los metales tienen bajas energía de ionización y fácilmente ceden sus electrones. En cambio, los no metales tienen alta energía de
ionización y difícilmente ceden sus electrones
Afinidad
electrónica.
Cantidad de energía
desprendida o absorbida cuando un átomo gana un electrón adicional. Es la tendencia
de los átomos a ganar electrones. La afinidad electrónica aumenta en los
periodos de izquierda a derecha, y en los grupos de abajo hacia arriba.
Electronegatividad.
La electronegatividad es una medida de la tendencia que muestra un átomo, a atraer
hacia si los electrones. La electronegatividad aumenta en los periodos
de izquierda a derecha y en los grupos de abajo hacia arriba, tal y como sucede
con la afinidad electrónica y al energía de ionización.
ESTRUCTURA DE
LEWIS
Gilberfc N. Lewis propuso representar los electrones de valencia por
cruces o puntos a fin de visualizar la transferencia o compartición de
electrones en un enlace químico, cuando los átomos se unen.
El hidrógeno completará dos electrones
pareciéndose al Helio.
Ejemplo, Escribir las estructuras
de Lewis completas para las siguientes compuestos químicos: H2O, HCl, F2, HNO2.
...y siguen más ejemplos:
...y siguen más ejemplos:
Excepciones a la regla del octeto
Octeto incompleto. Cuando el átomo central no cumple con la Regla del octeto.
Octeto expandido (es la excepción más común). Cuando el átomo central tiene más de 8 electrones.
ENLACE IÓNICO
- Está formado por un metal y no metal
- No forma moléculas verdaderas, existe como un agregado de aniones (iones
negativos) y cationes (iones positivos).
- Los metales ceden electrones
formando cationes, los no metales aceptan electrones formando niones.
El flúor con 7 electrones de valencia, solo necesita
uno para completar su octeto, si acepta el electrón que cede el sodio se forma
un anión (ion negativo) F1-.
Esta transferencia de electrones entre el litio y el
flúor, permite que ambos elementos estén estables el primero con dos electrones
de valencia cumplimento con la regla del dueto y el segundo con 8 electrones en
su nivel más externo.
Los átomos de F completan su octeto gracias a uno de
los dos electrones cedidos por el Mg, el cual también queda con 8 electrones en
un nivel más bajo.
EJERCICIO 1
Dibuje la estructura de Lewis para los siguientes
compuestos. Señale catión y anión.
a) NaCl
b) MgCl2
c) BaO
b) Cs2O
d) Al2O3
EJERCICIO 2
Para los pares de elementos:
S y K; O y
K; Ca y Br
a) Escriba la fórmula del compuesto
b) Dibuje la estructura de Lewis del compuesto
Recuerde que la fórmula de un compuesto que tiene un
metal, se inicia con el símbolo del metal.
Propiedades de los compuestos iónicos.
Los compuestos formados por enlaces iónicos tienen las siguientes
características:
- Son sólidos a temperatura ambiente, ninguno es un líquido o un gas.
- Son solubles en solventes polares como el agua.
- En disolución acuosa, son buenos conductores de la
corriente eléctrica.
- Tienen altos puntos de fusión y ebullición.
ENLACE COVALENTE
Este tipo de enlace se efectúa entre elementos de alta electronegatividad,
es decir, entre no metales y siempre por compartición de pares de electrones.
Se distinguen tres tipos de covalencia: polar, no polar y coordinada.
Características del enlace covalente.
-Está basado en la compartición de electrones. Los
átomos no ganan ni pierden electrones, COMPARTEN.
-Está formado por elementos no metálicos. Pueden ser 2
o 3 no metales.
-Pueden estar unidos por enlaces sencillos, dobles o
triples, dependiendo del compuesto que se forma.
Enlace covalente no polar, puro u homopolar
Naturaleza del enlace. Se tiene cuando dos átomos de un mismo
elemento se unen para formar una molécula verdadera, sin carga eléctrica,
simétrica y cuya diferencia de electronegatividad es cero.
Enlace covalente polar o heteropolar
Naturaleza del enlace. Cuando dos átomos no metálicos de
diferentes electronegatividades se unen, comparten electrones pero la nube
electrónica se deforma y se ve desplazada hacia el átomo de mayor
electronegatividad, originando polos en la molécula, uno con carga parcialmente
positiva y el otro con carga parcialmente negativa.
En general, la diferencia de electronegatividades es menor a 1.7.
En general:
Ejemplo practico:
De acuerdo a la diferencia de electronegatividad,
clasifique los siguientes enlaces como polar, no polar o iónico.
EJERCICIO 3
Dibuje la estructura de Lewis para los siguientes
compuestos indicando el tipo de enlace. Señale catión y anión.
a) CO2
b) H20
c) HBr
b) CH4
d) Cl2
e) HNO3
F) PCl5
Enlace covalente Coordinado o dativo
Los dos eléctrones compartidos por dos átomos dados
pueden provenir ambos de uno solo de ellos.
En este caso se habla de enlace covalente dativo y a
veces se emplea en lugar del guion, una flecha dirgida hacia el átomo que no
aporto ningún electrón.
ENLACE METÁLICO
Este enlace se presenta en los metales y aleaciones al constituir cristales
metálicos.
Los enlaces metálicos se encuentran en metales sólidos como el cobre,
hierro y aluminio. En los metales, cada átomo metálico está unido a varios
átomos vecinos. Los electrones de enlace tienen relativa libertad para moverse
a través de toda la estructura tridimensional. Los enlaces metálicos dan lugar
a las propiedades características de los metales.
Hoy se acepta que el enlace metálico no es precisamente entre átomos, sino
un enlace entre cationes metálicos y sus electrones. El modelo más sencillo
para explicar este tipo de enlace propone un ordenamiento de cationes en un
“mar” de electrones de valencia.
Propiedades derivadas de este tipo de enlace.
Puntos de fusión y ebullición generalmente elevados, brillo metálico,
tenacidad, dureza, maleabilidad (laminados, estiraje, doblado), ductilidad
(hilos, alambres), alta conductividad térmica y eléctrica.
Otra forma de describir el enlace metálico es la existencia de iones
positivos en un "mar o gas electrónico" debido a la movilidad de los
electrones. Esta movilidad explica la conducción eléctrica, térmica y la
maleabilidad.
Conductividad eléctrica.- Para explicar la conductividad eléctrica, se utiliza el modelo
del gas de electrones. En este modelo se considera que los
electrones más alejados del núcleo están deslocalizados, es decir,
que se mueven libremente, por lo que pueden hacerlo con rapidez, lo que permite
el paso de la corriente eléctrica.
Maleabilidad y ductibilidad.- Estas propiedades se deben a que las distancias que existen entre los
átomos son grandes; al golpear un metal, las capas de átomos se deslizan
fácilmente permitiendo la deformación del metal, por lo que pueden laminarse o
estirase como hilos.
