Tema 3 Enlace químico Flashcards
Explica que es un enlace químico. ¿Qué tipos hay?
Un enlace químico es una unión entre dos átomos. Dos átomos producen un enlace químico si con dicho enlace consiguen un estado de mínima energía y, por tanto, máxima estabilidad.
Existen tres tipos de enlace químico: el iónico, el covalente y el metálico
Explica que es la regla del octeto y la estructura de Lewis
Para explicar qué enlaces químicos dan la mayor estabilidad y porque lo dan se utiliza la regla del octeto.
La regla del octeto dice que un átomo se encuentra en estado de máxima estabilidad cuando la configuración electrónica de su capa de valencia (la última capa del átomo) es ns² y np⁶, con la excepción de los átomos, cuya capa de valencia es 1s², los cuales también se encuentran en un estado de máxima estabilidad.
La estructura de Lewis es una representación de los enlaces químicos que sirve para mostrar si cumplen o no la regla del octeto.
Aclaración: La estructura de Lewis es posible hacerlo con enlaces iónicos y covalentes, pero no con los metálicos.
Explica el enlace iónico y su estructura
El enlace iónico es la unión de cationes y aniones que se da debido a la atracción entre sus cargas opuestas. Un enlace iónico se da por transferencia de electrones de un átomo a otro para que cumplan la regla del octeto, es decir que forman un catión y un anión. Este enlace suele ocurrir entre metales y no metales.
Las estructuras a las que se dan lugar por este enlace son redes cristalinas, neutras y compactas, también llamadas redes iónicas. En estos cristales cada ión está rodeado por una cantidad determinada de los iones de signo opuesto. A esta cantidad determinada de iones que rodean a otro se le llama cardinal, que puede ser distinto en los aniones y cationes, y de él depende la forma geométrica de la red iónica.
Explica las propiedades de los compuestos iónicos
Son 5
Las propiedades de los compuestos iónicos son que:
* Son sustancias sólidas a temperatura ambiente que forman redes cristalinas.
* Tienen puntos de fusión y ebullición muy altos, ya que las fuerzas que unen a los átomos son fuerzas electrostáticas intensas.
* Son poco compresibles, duros y frágiles. Son duros debido a que para rayarlos es necesario romper el enlace y frágiles, ya que al deslizar una capa de la red sobre otra se encuentran iones de mismo signo, los cuales se repelen, con lo que se rompe la red.
* Son solubles en disolventes polares, como el agua, ya que estos disolventes atraen a las cargas de los iones y los aíslan unos de otros.
En estado natural tienen conductividad eléctrica nula, ya que su estructura cristalina es muy rígida, por lo que impide que se muevan los iones. En cambio, en disolución o fundidos si son conductores, ya que en esos estados los iones pueden moverse.
Explica el enlace metálico
El enlace metálico se produce entre metales (normalmente consigo mismos) y es explicado por la teoría de la nube de electrones (aunque hay más teorías que lo explican).
La teoría de nube electrónica dice que los metales se unen formando una red cristalina tridimensional metálica en la que los electrones de la capa de valencia de todos los átomos de la red se encuentran moviéndose de forma libre por toda la red, dejando a los átomos como cationes. Además, la fuerza del enlace metálico es producida por la atracción de los cationes con los electrones deslocalizados.
Explica las propiedades del enlace metálico
Son 6
Las propiedades del enlace metálico son:
- Forman redes cristalinas metálicas tridimensionales, en las que los cationes están ordenados y los electrones se mueven de forma libre. Las estructuras que forman suelen ser la cúbica centrada en cara (en el centro de cada cara hay un catión) o en centro (en el centro de cada cubo hay un catión) y la hexagonal.
- Conductividad térmica y eléctrica elevada, debido al movimiento libre de electrones que tiene.
- Gran deformabilidad, debido a que nunca sucede que cuando se desplaza un plano se queden enfrentados los cationes. Esto le da a los metales ductilidad (permite que se hagan hilos) y maleabilidad (permite que se hagan láminas).
- Puntos de fusión y ebullición elevados, ya que en las redes metálicas los átomos están unidos con mucha intensidad.
- Densidad elevada, ya que son estructuras muy compactas.
- El efecto fotoeléctrico, que sucede cuando una radiación de intensidad media incide sobre la superficie del metal, haciendo que se liberen electrones.
Explica el enlace covalente
El enlace covalente es un tipo de enlace que se da principalmente entre no metales y consiste en una compartición de electrones, de manera que ambos completen la regla del octeto (aunque existen excepciones). Los átomos unidos por este enlace pueden compartir hasta tres electrones cada uno, es decir que se comparten hasta tres pares entre dos átomos (formando enlaces simples, dobles o triples). Estos electrones compartidos pertenecen, a efectos prácticos, a ambos átomos.
Además existe un tipo de enlace covalente llamado enlace dativo. El enlace dativo se caracteriza porque existe una compartición de electrones pero en la que solo uno de los dos átomos aporta el par de electrones (el dador o base) y el otros los recibe (aceptor o ácido). El dador es una molécula o ión que tiene un par de electrones libres y el aceptor tiene un orbital vacío.
Explica los tipos de compuesto covalente
Existen dos tipos de compuestos covalentes en función de su entidad mínima, es decir cual es la sustancia mínima en la que se puede dividir el compuesto. Estos son:
* Las sustancias covalentes moleculares, cuya entidad mínima son moléculas formadas por átomos unidos por enlace covalente. Por ejemplo son sustancias covalentes :el agua, amoniaco, tetracloruro de carbono…
* Los sólidos covalentes atómicos, cuya entidad mínima son átomos que se unen entre sí por enlace covalente, con lo que se forma de redes tridimensionales. Por ejemplo son sólidos covalentes: el diamante, el grafito o el sílice (SiO₂), el cual forma redes muy similares a las redes iónicas.
Di propiedades de los dos tipos de compuesto covalente
Las propiedades de las sustancias covalentes moleculares son:
* En general tienen puntos de fusión y ebullición bajos, por lo que suelen ser líquidos o gases, esto se debe a que las fuerzas de atracción entre moléculas son débiles.
* En general no conducen la corriente eléctrica, ya que sus electrones no tienen movilidad.
* Solo son solubles en agua las sustancias polares.
Las propiedades de los sólidos covalentes son:
* Tienen puntos de fusión y ebullición elevados, por lo que son sólidos.
* Su solubilidad y la conductividad varían de una sustancia a otra.
¿Qué tipo de excepciones a la regla del octeto existe?
Hay compuestos en los que la regla del octeto no se cumple y esto puede ser porque el átomo principal (es el que más enlaces tiene) tiene un defecto o exceso de electrones:
Por defecto sucede con elementos del grupo 13 (B, Al), como en el BF₃ o AlCl₃
Por exceso sucede con elementos como el azufre o el fósforo, como en el SF₆ y PCl₅
Explica las estructuras resonantes
Una molécula se dice que es resonante cuando presenta un enlace doble o triple que se puede trasladar a otro átomo dejando la misma molécula, solo que con una posición distinta de los electrones. Por lo tanto, algunos electrones de estas estructuras están deslocalizados. Al conjunto de todas las estructuras resonantes se llama híbrido de resonancia y cuantas más estructuras resonantes tenga menor es la energía que tiene la molécula.
Explica la polaridad de los enlaces y moléculas
Tanto un enlace covalente como una molécula pueden ser polares.
Un enlace covalente es polar cuando, debido a la diferencia de electronegatividad entre los dos átomos, los electrones se encuentran más cerca de uno de los átomos que del otro, lo que genera una carga parcial positiva en el que los tiene más alejado (el que tiene menor electronegatividad) y una negativa en el que los tiene más cercanos (el que tiene mayor electronegatividad).
Una molécula puede ser polar por dos motivos: si los enlaces que tiene son bastante polares y cuando el átomo central tiene pares de electrones libres. Lo más importante de estas dos posibilidades es la del átomo central (ya que en el caso de los enlaces, puede pasar que debido a la estructura de la molécula se anula la electronegatividad, como en el metano).
Explica la TRPECV
La teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia (TRPECV) nos dice que la estructura de una molécula es la que da menor repulsión entre los electrones de su capa de valencia, es decir que nos dice la estructura en función de los pares de electrones enlazantes y los no enlazantes o libres.
Esta teoría nos aporta la siguiente clasificación:
* 2 enlazantes y 0 libres: lineal
* 3 enlazantes y 0 libres: triangular plana
* 2 enlazantes y 1 libre: angular
* 4 enlazantes y 0 libres: tetraédrica.
* 3 enlazantes y 1 libre: piramidal trigonal.
* 2 enlazantes y 2 libres: angular
* 5 enlazantes y 0 libres: Bipiramidal trigonal.
* 6 enlazantes y 0 libres: octaédrica.
Explica la TEV y la hibridación
La teoría de enlace de valencia (TEV) nos dice que existen dos tipos de enlaces, los de solapamiento frontal y los de solapamiento lateral. En el solapamiento frontal los dos orbitales enlazados se unen en la dirección del enlace y se puede dar entre orbitales cualquier combinación de orbitales dando lugar a un enlace sencillo o sigma 𝜎. En el solapamiento lateral uno de los orbitales se encuentra por encima del otro y se puede dar entre cualquier combinación de orbitales excepto el s, dando lugar a enlaces dobles (un enlace sigma y un enlace pi) o triples (un enlace sigma y dos enlaces pi). Para clasificar la estructura utilizamos la cantidad de enlaces sigma y la cantidad de pares de electrones libres (que son considerados como enlaces pi).
A la vista de moléculas que no pueden ser bien explicadas con las teorías anteriores (como el Be₂F o el SnBr₂) y al observar sus características se dedujo que debía de existir hibridación.
La hibridación es la combinación de orbitales distintos para formar orbitales híbridos y sucede en el átomo central de una molécula, los orbitales híbridos más importantes son los sp (son dos y resultados de la unión de un orbital s y un p), sp² (son tres y resultado de la unión de un orbital s y dos p) y sp³ (son cuatro y resultado de la unión de un orbital s y los tres orbitales p).
Aclaración: para clasificar la estructura de una molécula se utiliza tanto la TEV como la hibridación
Explica cómo clasificar la estructura de una molécula según la TEV y la hibridación
Para saber la hibridación que tiene una molécula nos tenemos que fijar en la suma total de enlaces sigma y enlaces pi (pero solo los enlaces pi relacionados con los pares de electrones no enlazantes, los enlaces pi de los enlaces dobles y triples no cuentan). Si la suma nos da 2, tenemos orbitales sp (con un ángulo de 180º y estructura lineal), si nos da 3, tenemos orbitales sp² (con un ángulo de 120º y estructura triangular plana) y si nos da 4, tenemos orbitales sp³ (con un ángulo de 109,5º y estructura tetraédrica).
Un caso especial de esto es el del SnBr₂, en el que la estructura es lineal, a pesar de que el estaño debiera de tener un enlace pi, contamos solo sus dos enlaces sigma.
