Electronegatividad y Tipos de Enlaces Covalentes
La electronegatividad es la capacidad de un átomo para atraer electrones hacia sí mismo dentro de un enlace químico. En una molécula diatómica formada por dos átomos iguales (como Cl2), los electrones del enlace covalente son atraídos con la misma fuerza por ambos átomos. Por lo tanto, los electrones permanecen en el centro geométrico de la molécula, y ninguno de los átomos queda cargado. Este es un enlace covalente apolar, ya que los elementos tienen la misma electronegatividad.
En una molécula diatómica formada por dos átomos distintos, donde uno tiene mayor tendencia a captar electrones (como el cloro en el HCl), los electrones serán atraídos con más fuerza por el cloro, quedando más cerca de él. El cloro tendrá una carga parcial negativa (δ-) y el hidrógeno una carga parcial positiva (δ+). Esto crea un dipolo permanente, y el enlace se denomina enlace covalente polar.
Los enlaces covalentes polares tienen cierto carácter iónico (como en el HCl), mientras que los enlaces covalentes apolares se corresponden con enlaces covalentes polares (como en el Cl2). El enlace iónico entre un metal y un no metal (como en el NaCl) es el más polar de todos, ya que la formación del catión y el anión implica cargas positivas y negativas permanentes (no parciales). Este tipo de enlace es un enlace iónico puro. El agua es una molécula covalente polar, por lo que las moléculas polares pueden disolverse en ella: NaCl, HCl.
Alotropía del Carbono
Las formas alotrópicas son variedades de un elemento que se presentan en la naturaleza con distintas estructuras geométricas, lo que resulta en propiedades muy diferentes. En el caso del carbono, sus formas alotrópicas incluyen el diamante (con una estructura de red tridimensional tetraédrica) y el grafito (donde el carbono se distribuye en anillos hexagonales). El diamante y el grafito no son compuestos covalentes reticulares porque están formados únicamente por carbono, siendo elementos en forma de cristales atómicos covalentes (como el cuarzo).
Compuestos Covalentes: Moleculares vs. Reticulares
Compuestos Covalentes Moleculares (HCl, NH3, CO2…)
- Pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos.
- Si son sólidos, son frágiles y blandos.
- Poca solubilidad en agua, pero solubles en ciertos disolventes.
- Puntos de fusión y ebullición bajos.
- Malos conductores del calor y la electricidad.
Compuestos Covalentes Reticulares (SiO2, SiC…)
- Muy duros, forman cristales.
- Requieren mucha energía para romper los enlaces dentro del cristal.
- Puntos de fusión y ebullición altos.
- Insolubles en cualquier disolvente.
- No conducen la electricidad.
El Enlace de Hidrógeno en el Agua
En la molécula de agua, el enlace entre el oxígeno y el hidrógeno es un enlace covalente polar, ya que el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno. El oxígeno adquiere una carga parcial negativa (δ-) y el hidrógeno una carga parcial positiva (δ+), dándole al enlace un carácter iónico. Dos moléculas de agua se enlazan a través de un enlace de hidrógeno, donde el hidrógeno (δ+) es atraído al oxígeno (δ-) de otra molécula. Esta atracción electrostática entre dipolos permanentes es crucial para las propiedades del agua.
El agua tiene un punto de fusión más elevado que otros hidruros de su grupo porque estos no forman enlaces de hidrógeno. En el agua, además de romper los enlaces covalentes, se deben romper los enlaces de hidrógeno, lo que requiere más energía. El hielo flota porque, en estado sólido, las moléculas de agua forman cristales hexagonales con huecos en su estructura, lo que aumenta el volumen para una misma masa, disminuyendo la densidad.
Fuerzas de Van der Waals en el Yodo
El yodo se presenta en forma de cristal porque cada molécula está unida a otra por fuerzas de Van der Waals de tipo dipolo inducido, formando una red cristalina. Estas fuerzas son débiles, lo que hace que los cristales de yodo se rompan fácilmente y sublimen a temperatura ambiente.
Enlace Metálico y la Teoría de los Electrones Libres
Los elementos metálicos presentan dos o tres electrones en su capa más externa, que están débilmente unidos al núcleo atómico. Según la teoría de los electrones libres, cuando dos átomos de un elemento metálico se aproximan, sus electrones externos se solapan y se deslocalizan, sin pertenecer a ningún átomo en concreto. Esta es la razón por la que los metales forman cristales donde los cationes están ordenados en posiciones fijas dentro de una red, sumergidos en un «mar de electrones».
Regla del Octeto
Los átomos tienden a ganar, perder o compartir electrones para alcanzar una configuración electrónica estable, siguiendo la regla del octeto. Esta regla se basa en el hecho de que la capa más externa del gas noble más cercano (como el helio, con dos electrones) confiere una mayor estabilidad. Por esta razón, el hidrógeno gana solo un electrón.
Enlace Iónico en el Cloruro de Sodio (NaCl)
El cloruro de sodio (NaCl) forma un enlace iónico porque está formado por un metal (sodio) y un no metal (cloro). En este tipo de enlace, no se comparten electrones; el sodio cede un electrón al cloro. El sodio se convierte en un catión (Na+) y el cloro en un anión (Cl–). Los iones se atraen mediante fuerzas electrostáticas, formando una red cristalina iónica. Los iones se rodean del máximo número posible de iones de carga opuesta.
El cloruro de sodio es un buen conductor de la electricidad cuando está fundido o en disolución, ya que los iones liberados pueden transportar la corriente eléctrica.