Exploración de los Enlaces Químicos: Iónicos, Covalentes y Metálicos
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Enlaces Químicos
Enlaces Iónicos
Los enlaces iónicos se forman entre iones de distinto signo, que se atraen mutuamente debido a fuerzas electrostáticas, representadas por la ley de Coulomb: F=K*Q*q/R2. Un elemento con alta energía de ionización se une con otro de alta electronegatividad. Este tipo de enlace se da entre elementos metálicos y no metálicos. Por ejemplo, el sodio (Na) pierde un electrón (Na+ + e-) y el cloro gana un electrón (Cl + e- = Cl-), formando un enlace iónico estable. Los compuestos iónicos no se unen individualmente, sino que forman redes cristalinas. El ión cloruro atrae a cationes de sodio, formando una estructura ordenada tridimensional llamada cristal iónico o red iónica. La proporción de iones depende de sus cargas. Cada ión se sitúa a la misma distancia de los demás, creando una estructura regular. Para que la fuerza entre iones sea fuerte, se requiere alta carga y pequeño tamaño.
La mayoría de los compuestos iónicos son solubles en agua debido a su polaridad. El agua, al ser una molécula polar (H2O), interactúa con los iones, disolviéndolos. Los compuestos iónicos en estado sólido no conducen bien la electricidad, pero en disolución acuosa sí lo hacen.
Algunos compuestos iónicos no se disuelven fácilmente debido a la estabilidad de su red cristalina. A temperatura ambiente, son sólidos con puntos de fusión altos y alta densidad debido a la fuerte atracción entre los iones.
Enlaces Covalentes
Los enlaces covalentes se forman por la compartición de pares de electrones entre átomos con electronegatividades similares. Se dan entre elementos no metálicos. Un compuesto covalente puede formar diferente número de enlaces dependiendo de su configuración electrónica. Por ejemplo, el oxígeno puede formar dos enlaces simples o uno doble. El oxígeno se estabiliza con el hidrógeno compartiendo electrones, completando su octeto y asemejándose a un gas noble. En el caso del carbono, puede formar cuatro enlaces. Los electrones, al repelerse entre sí, determinan la geometría molecular, con ángulos específicos entre los enlaces. Por ejemplo, el CH4 tiene ángulos fijos entre sus enlaces. El oxígeno se une con dos hidrógenos, mientras que el nitrógeno, al ser muy estable, forma tres enlaces.
El punto de ebullición de los compuestos covalentes aumenta con el tamaño de los átomos.
Enlaces Metálicos
Los enlaces metálicos se forman entre átomos del mismo elemento metálico (Fe + Fe). La unión de diferentes metales forma una aleación. En un enlace metálico, los átomos se agrupan como cationes, perdiendo electrones. Estos electrones forman una "nube" o "mar" de electrones que rodea a los cationes, lo que explica las propiedades de los metales, como su alta conductividad eléctrica, ductilidad, maleabilidad y brillo característico. La mayoría de los metales tienen altos puntos de fusión, como el wolframio (3000°C) o el magnesio, y son sólidos a temperatura ambiente, con la excepción del mercurio.
La teoría del mar de electrones o gas electrónico explica la formación de la red de cationes metálicos y la nube de electrones que los rodea, estabilizando la estructura.