Comportamiento de las sustancias y tipos de enlace químico

El comportamiento de las sustancias es muy diferente en función del tipo de enlace químico que presentan. A la hora de investigar cómo se enlazan los átomos, los gases nobles dieron la pista. El químico Gilbert N. Lewis (1875-1946) atribuyó el carácter poco reactivo de los gases nobles a su gran estabilidad energética por tener la última capa llena de electrones: 2He: 1s²; 10Ne: 1s² 2s² 2p⁶; 18Ar: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶. Cuando los átomos se unen, tienden a ganar o perder electrones de su capa más externa, electrones de valencia, para adquirir estructura de gas noble. Esta regla se conoce como regla del octeto y se puede conseguir por transferencia o por compartición de electrones.

Transferencia de electrones

Se produce una transferencia de electrones entre átomos, con formación de iones. Por ejemplo, para formar el NaCl:

Na: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ Cl: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵

Na⁺: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ Cl^-: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶

Compartición de electrones

Los átomos comparten electrones para conseguir la estabilidad de gas noble. Así, por ejemplo, dos átomos de hidrógeno se enlazarían formando una molécula de H₂:

En el caso del H₂, al compartir electrones, ambos átomos obtienen la configuración del gas noble He: 1s².

Enlace químico y energía

El enlace químico es la unión de átomos para formar un sistema estable. La energía desprendida en el proceso se llama energía de enlace y es igual en valor absoluto a la energía necesaria para separar los átomos unidos.

Figura 3.1. A la distancia de enlace r₀, la energía potencial es mínima y el sistema alcanza la estabilidad. Al aproximarse dos átomos, se producen varios tipos de interacciones: atracción entre cada núcleo y los electrones del otro átomo, repulsión entre núcleos y repulsión entre nubes electrónicas:

1. Cuando los átomos están muy alejados, apenas hay interacciones entre ellos y la energía potencial es cero.
2. Al aproximarse los átomos, la energía potencial disminuye por las atracciones entre los electrones de uno y el núcleo del otro.
3. A la distancia r₀ se produce el enlace, una situación de equilibrio (entre las fuerzas repulsivas y de atracción), con energía potencial mínima.
4. A distancias inferiores a la distancia de enlace, las fuerzas repulsivas entre las nubes de electrones de ambos átomos son muy altas, por lo que la energía aumenta hasta hacerse positiva.