Características y Diferencias de los Enlaces Iónicos, Covalentes y Metálicos

Fundamentos de los Enlaces Químicos

A continuación, se describen los principales tipos de enlaces atómicos, sus características y las propiedades de los compuestos que forman.

Es importante diferenciar entre:

• Molécula: Formada por un número determinado de átomos.
• Cristal: Formado por un número indeterminado de átomos o iones.

Enlace Iónico

En el enlace iónico, el metal pierde uno o más electrones para alcanzar un nivel de energía completo, convirtiéndose en un catión (ion positivo). Por otro lado, el no metal gana uno o más electrones para completar su nivel, formando un anión (ion negativo). El catión atrae el mayor número posible de aniones, pero esta atracción está limitada por el tamaño de los iones y las fuerzas de repulsión entre las cargas del mismo signo. Este tipo de enlace da lugar a un cristal iónico.

Conceptos Clave del Enlace Iónico

• Índice de coordinación: Es el número de iones de signo contrario que rodean a un ion dado.
• Red cristalina: Los iones mantienen posiciones fijas y ordenadas, dando lugar a una estructura tridimensional estable.
• Energía de red o energía reticular: Es la energía que se libera cuando se forma un mol de cristal iónico a partir de sus iones en estado gaseoso.

Enlace Covalente

Para estudiar el enlace covalente, tomemos como ejemplo la molécula de cloruro de hidrógeno (HCl). El cloro y el hidrógeno son no metales y ambos tienen una alta tendencia a captar electrones. Dado que ambos tienden a captar electrones y ninguno los cede, la solución es compartir pares de electrones para formar un enlace covalente y así obtener 8 electrones en la capa de valencia (regla del octeto). Este proceso se visualiza mediante el diagrama de Lewis.

Teoría del Enlace de Valencia

Según esta teoría, el enlace se produce por la superposición de orbitales atómicos, formando un orbital común donde se sitúan los electrones compartidos. Cuanto mayor sea el área de superposición de los orbitales, más estable será el enlace. Los orbitales atómicos que se solapan tienen cada uno un electrón, y los espines de estos electrones son antiparalelos.

• Enlaces tipo sigma (σ): Se forman por superposición frontal de orbitales.
• Enlaces tipo pi (π): Se forman por superposición lateral de orbitales.

Enlace Covalente Coordinado o Dativo

Es un tipo especial de enlace covalente en el que los dos electrones del par compartido son aportados por un solo átomo, mientras que el otro átomo debe tener un orbital vacío para aceptarlos. Un ejemplo es el ion amonio (NH₄⁺).

Polaridad y Covalencia

Un enlace es polar cuando se establece entre átomos de distinta electronegatividad. Como consecuencia, se produce un desplazamiento parcial de la carga hacia los extremos del enlace. Se denomina covalencia de un átomo en una molécula al número de enlaces covalentes que forma dicho átomo en esa molécula.

Enlace Metálico

Este enlace se produce en elementos metálicos, los cuales tienden a ceder electrones fácilmente. Los átomos pierden sus electrones de valencia y se convierten en cationes, consiguiendo así 8 electrones en su última capa completa. Estos cationes se agrupan formando estructuras ordenadas, fijas y compactas (un cristal metálico), con poco espacio entre ellos.

Los electrones cedidos pasan a formar parte de una "nube de electrones" deslocalizada que se mueve libremente entre todos los cationes y pertenece a toda la estructura. Estos electrones móviles son los responsables de la estabilidad del enlace metálico.

Cristales Covalentes Atómicos

Hay ocasiones en que los átomos unidos por enlaces covalentes no forman moléculas individuales, sino que se extienden en una red tridimensional, dando lugar a cristales covalentes atómicos. Estos compuestos no forman moléculas, sino cristales de tamaño macroscópico.

Propiedades de los Compuestos según su Enlace

Compuestos Iónicos

• Puntos de fusión y ebullición: Altos (generalmente por encima de 600 °C) debido a la fuerza de sus enlaces.
• Estado a temperatura ambiente: Sólidos. Para pasar de líquido a gas, es necesario romper los enlaces aplicando mucho calor.
• Solubilidad: Suelen ser solubles en agua, ya que las interacciones de los dipolos del agua atraen a los cationes y aniones del compuesto.
• Conductividad eléctrica: No son conductores en estado sólido, pero sí lo son en estado líquido o disueltos.
• Propiedades mecánicas: Son duros pero frágiles.

Compuestos Covalentes Moleculares (ej: Cl₂, O₂, H₂O, NH₃, CH₃-COOH)

• Puntos de fusión y ebullición: Bajos, ya que las fuerzas que unen a las moléculas entre sí (fuerzas intermoleculares) son débiles.
• Estado a temperatura ambiente: Líquidos o gaseosos.
• Solubilidad: Variable. Compuestos como el O₂ no son solubles en agua. Generalmente, "lo semejante disuelve a lo semejante".
• Conductividad eléctrica: Los compuestos apolares no son conductores, mientras que los polares pueden serlo ligeramente.

Compuestos Covalentes Atómicos

• Puntos de fusión y ebullición: Altísimos, ya que es necesario romper enlaces covalentes muy fuertes.
• Propiedades mecánicas: Son extremadamente duros pero frágiles, no pueden deformarse.
• Conductividad eléctrica: No son conductores.
• Solubilidad: No son solubles.

Metales

• Puntos de fusión y ebullición: Medianamente altos (a menudo más de 600 °C), ya que hay que romper el enlace metálico.
• Conductividad eléctrica: Son excelentes conductores debido a la movilidad de la nube electrónica.
• Solubilidad: No son solubles en agua.
• Propiedades mecánicas: No son frágiles; son dúctiles (pueden formar hilos) y maleables (pueden formar láminas).
• Densidad: Suelen tener densidades altas.