Fundamentos de Enlaces Químicos y Estructura de Materiales: Propiedades y Clasificación

Fundamentos de Enlaces Químicos y Estructura de Materiales

Tipos de Enlaces Primarios

Enlace Iónico

Unión que resulta de la presencia de fuerzas electrostáticas entre iones positivos y negativos, dando lugar a la formación de una red cristalina iónica. Los electrones no se comparten, sino que se transfieren.

No conduce bien la electricidad, ya que no hay electrones libres.

Propiedades:

• Fenómenos dipolares
• Materiales ordenados
• Suelen ser dieléctricos
• Moléculas muy estables (en la red cristalina)
• No conducen el calor

Enlace Covalente

Unión que se produce entre dos átomos por el hecho de compartir uno o más pares de electrones. Se produce entre átomos con electronegatividades similares. Alcanza intensidades de enlace elevadas.

Enlace Metálico

Se produce entre átomos metálicos. Estos átomos se agrupan formando estructuras muy compactas.

Propiedades:

• Conducen bien la electricidad
• Conducen bien el calor
• Formas perfectamente ordenadas
• Puntos de fusión altos
• Brillo metálico
• Dúctiles y conformables en frío
• Permiten la aleabilidad

Tipos de Enlaces Secundarios (Fuerzas Intermoleculares)

Fuerzas de Van der Waals

Se dan entre moléculas no polares. Los átomos forman pequeños dipolos instantáneos debido al movimiento de los electrones en torno al núcleo. Debido a estos dipolos, las moléculas contiguas también se polarizan. Se producen fuerzas de atracción electrostática débiles.

Puentes de Hidrógeno

Átomos de hidrógeno unidos a átomos muy electronegativos y de pequeño tamaño están muy polarizados positivamente.

Propiedades:

• Estructuras cristalinas con cierta perfección geométrica
• Empaquetamientos adecuados
• Singularidades a causa de moléculas desordenadas
• Frágiles

Enlaces Mixtos

Es muy frecuente que los enlaces primarios se presenten como una combinación de ellos.

Conceptos Relacionados

Electronegatividad

Capacidad de un átomo para atraer electrones en un enlace químico. Se relaciona con la energía de ionización y la afinidad electrónica.

Clasificación de Sólidos por Estructura

Sólidos Cristalinos

Cristal Iónico

El enlace no es direccional, presenta dipolaridad, empaquetamientos ordenados y son frágiles.

Cristal Metálico

Son materiales con elevado número de coordinación. Buenos conductores, cuerpos densos, material tenaz, se deforman, pero no suelen romperse.

Cristal Covalente

Densidades no muy elevadas, la celda unitaria suele ser cúbica simple, números de coordinación bajos que pueden dar lugar a sólidos bastante resistentes. Muy poco deformables.

Sólidos No Cristalinos (Amorfos)

Vidrios

Propiedades:

• Impermeabilidad
• Transparentes
• Extraordinariamente estables

Formación: A partir de SiO₂, forman estructuras desordenadas (amorfas) que carecen de la periodicidad de los cristales. Con un gran aumento de temperatura, los enlaces se rompen parcialmente, adquiriendo una forma con gran viscosidad y alta densidad.

Polímeros

Termoplásticos:

Estructuras de los polímeros que están hechas a partir de monómeros. Mantienen sus propiedades al calentarse. Se pueden moldear sin romper los enlaces. Más flexibles y sensibles a las temperaturas.

Termoestables:

Polímeros en los cuales se han producido estructuras reticuladas. Mayor densidad. Es necesario aplicar mucha energía para que los enlaces se rompan. Se modifican las propiedades y se queman. Menos flexibles y más resistentes a las temperaturas.

Geles

Se basan en mezclas entre sólidos y líquidos o sólidos y gases. Materiales muy desordenados. Elásticos y rígidos.