Fundamentos y Propiedades del Enlace Químico: Teorías TOM, TEV y Geometría Molecular

Fundamentos de las Teorías del Enlace Químico

Teoría de Orbitales Moleculares (TOM)

La TOM supone que, al unirse dos átomos, sus orbitales atómicos (OA) se combinan para formar el mismo número de orbitales moleculares (OM). Así, la combinación de dos orbitales s conduce a la formación de dos OM, uno de ellos enlazante y el otro antienlazante.

Teoría del Enlace de Valencia (TEV)

La teoría del enlace de valencia afirma, conforme al Principio de Exclusión de Pauli, que para que dos átomos se unan, los espines de los electrones de enlace deben ser antiparalelos. Los enlaces se forman por el solapamiento de OA. Al acercarse los dos átomos, sus nubes electrónicas interaccionan, localizándose la máxima densidad electrónica en la zona situada entre los dos núcleos.

Todos los OA, excepto los de tipo s, son direccionales, y sus enlaces también lo son. El enlace se producirá en la dirección de máximo solapamiento:

• Si el solapamiento es frontal, se formará un enlace covalente de tipo sigma (σ).
• Si el solapamiento de los OA es lateral, conduce a la formación de un enlace covalente de tipo pi (π), el cual presenta una zona de probabilidad de encontrar al electrón nula.

En todo caso, un enlace pi es menos fuerte que el sigma, al no ser el solapamiento tan efectivo como en este último.

Resonancia y Estructuras Canónicas

En las moléculas descritas anteriormente, cada par de electrones que forman un enlace se han considerado localizados entre los núcleos de los átomos que los compartían. Sin embargo, existen moléculas donde estos pares electrónicos se encuentran deslocalizados entre varios núcleos de átomos, y su descripción necesita de un nuevo concepto conocido como resonancia.

En estos casos, la molécula solo puede ser descrita mediante varias estructuras, ninguna de ellas real, siendo un promedio de todas lo más ajustado a la realidad.

A estas distintas formas moleculares se las denomina formas canónicas o estructuras resonantes.

Parámetros Moleculares y Polaridad

Ángulo de Enlace

Es el ángulo comprendido entre dos enlaces de un átomo. Se mide entre las líneas imaginarias que van de un núcleo a los núcleos de los átomos enlazados.

Energía de Enlace

En moléculas biatómicas, la energía de enlace es la entalpía absorbida en la reacción de disociación de la molécula en estado gaseoso en sus dos átomos (también en dicho estado).

Moléculas Polares y Clasificación del Enlace Covalente

En enlaces covalentes entre átomos distintos, la distribución de carga no es uniforme. El átomo más electronegativo atraerá con mayor fuerza a los electrones de enlace, presentando elevada densidad electrónica. La distribución de carga no es simétrica, como en las moléculas homoatómicas, y aparecen una zona con defecto de carga y otra con exceso.

Esta polaridad, o porcentaje de carácter iónico, permite clasificar los enlaces covalentes:

1. Enlace Covalente Puro o Apolar: Se establece entre átomos iguales. Es el caso de las moléculas de Cl₂, Br₂, O₂, N₂, etc.
2. Enlace Covalente Polar: Se establece entre átomos con una diferencia de electronegatividad entre 0,4 y 2. Presentan este tipo de enlace moléculas como: HCl, CO, NO, etc.

Momento Dipolar (μ)

Es una magnitud física vectorial definida como el producto de la carga del dipolo (q) por la distancia (d) que separa los centros de carga positiva y negativa. El vector va desde la carga positiva a la negativa, y su módulo es: μ = qd.

Su unidad en el SI es el Cm (Culombio-metro), aunque con frecuencia se emplea el Debye (D).

Geometría Molecular: Teoría RPECV

Los compuestos covalentes poseen una geometría molecular predecible por la Teoría de Repulsión de los Pares Electrónicos de la Capa de Valencia (RPECV).