Fundamentos de Enlace Químico y Estructuras Cristalinas: Teorías y Fuerzas Intermoleculares
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Fundamentos del Enlace Químico y la Estructura de la Materia
Ciclo de Born-Haber
El Ciclo de Born-Haber describe la energía de red de un compuesto iónico. Esta energía se define como la energía del proceso de formación de un mol de cristal iónico sólido a partir de sus correspondientes iones en estado gaseoso, cuando no existe interacción alguna entre ellos.
Tipos de Enlace Químico
Enlace Covalente
Consiste en la unión de dos átomos que comparten uno o más pares de electrones. Puede ser:
- Simple
- Doble
- Triple
La valencia covalente de un elemento es el número de enlaces covalentes que puede formar, lo que depende del número de electrones desapareados.
Resonancia
La resonancia se refiere a cada una de las estructuras que representan una molécula o un ion poliatómico y que difiere de las demás en la ordenación de sus electrones (generalmente electrones $\pi$ o pares solitarios).
Enlace Iónico
Es la unión resultante de la presencia de fuerzas electrostáticas entre iones positivos (cationes) y negativos (aniones) para dar lugar a la formación de un compuesto constituido por una red iónica cristalina. La valencia iónica de un elemento es la carga que adquieren sus átomos al convertirse en iones positivos o negativos.
Termodinámica del Enlace
Entalpía de Enlace
Es la variación de entalpía que tiene lugar cuando se disocia un mol de moléculas en estado gaseoso en átomos de ese mismo estado. Todas las entalpías de enlace son positivas (proceso endotérmico).
El Enlace Metálico y sus Modelos
El enlace metálico es la fuerza de unión existente entre los átomos de los metales, a la que deben su estabilidad y propiedades las redes cristalinas metálicas.
Modelo de Enlace Covalente Deslocalizado (Modelo del Electrón Deslocalizado)
En los metales alcalinos, cada átomo de una celda unidad está rodeado por otros 8 átomos situados en los vértices. Este modelo se basa en un par de electrones que une a la vez el átomo central con 8 vecinos (aunque este modelo es más descriptivo de estructuras específicas y no el modelo general del mar de electrones).
Modelo de Nube Electrónica (Modelo del Mar de Electrones)
La red cristalina metálica está formada por iones metálicos (cationes), átomos que han cedido sus electrones de valencia. Estos electrones están deslocalizados en el conjunto del cristal y disponen de libertad de desplazamiento a través de los huecos existentes entre los iones.
Modelo de Bandas
La aplicación de la mecánica cuántica al modelo de nube electrónica proporcionó este modelo, que interpreta la conductividad eléctrica en los metales. Cuando los orbitales atómicos se combinan, forman niveles de energía muy próximos que constituyen la banda de valencia. Al aplicar un campo eléctrico, los electrones pueden pasar a la banda conductora (o banda de conducción).
Así podemos encontrar tres tipos de materiales según el grado de llenado y separación de las bandas:
- Metales conductores (bandas solapadas o parcialmente llenas).
- Semiconductores (brecha energética pequeña).
- Aislantes (brecha energética grande).
Fuerzas Intermoleculares
Son las fuerzas de atracción existentes entre las moléculas de las sustancias covalentes (generalmente débiles en comparación con los enlaces intramoleculares).
Fuerzas de Van der Waals
Dipolo-Dipolo
Son fuerzas que aparecen entre dipolos eléctricos constituidos por moléculas polares.
Dipolo-Dipolo Inducido
Las moléculas polarizadas, próximas a moléculas o átomos neutros no polares, pueden provocar en estos un desplazamiento de la carga electrónica, transformándolos en dipolos inducidos. Entre el dipolo permanente y el inducido aparece una fuerza de atracción pequeña.