Fundamentos de la Química: Enlaces, Fuerzas Intermoleculares y Propiedades de Sólidos

Fundamentos del Enlace Químico y Estructura Molecular

El enlace químico es la unión entre átomos o iones para formar moléculas o estructuras gigantes. Las moléculas, a su vez, se pueden unir mediante fuerzas intermoleculares para formar estructuras multimoleculares.

La Regla del Octeto

Al formarse una molécula o estructura gigante, los átomos que se unen tienden a ganar, perder o compartir electrones hasta completar la capa de valencia con ocho electrones.

Tipos de Enlaces Intramoleculares

Enlace Iónico

• Se origina como consecuencia de las fuerzas electrostáticas que se ejercen entre iones de carga opuesta.
• Forma un cristal iónico.
• Ocurre entre elementos de electronegatividades muy diferentes (generalmente metal + no metal).

Enlace Covalente

• Se origina cuando dos átomos comparten electrones de modo que completan su capa de valencia, cumpliendo así la regla del octeto.
• Ocurre entre elementos de alta electronegatividad (generalmente no metal + no metal).

Enlace Metálico

• Se establece entre átomos iguales de metales de baja electronegatividad.

Fuerzas Intermoleculares

Estas fuerzas son responsables de la unión entre moléculas individuales para formar estructuras más grandes y determinar los estados de agregación.

Fuerzas Dipolo-Dipolo

Se establecen entre la parte positiva del dipolo de una molécula y la parte negativa del dipolo de otra.

Fuerzas de Dispersión (o de London)

Se establecen entre moléculas debido a la formación de dipolos instantáneos como consecuencia del movimiento de los electrones.

Enlace de Hidrógeno

Se establece entre el átomo de Hidrógeno (H) de una molécula y otro átomo de pequeño tamaño y altamente electronegativo (Flúor, Oxígeno o Nitrógeno).

Geometría de las Moléculas

La geometría molecular se basa en un modelo sencillo denominado Repulsión de los Pares de Electrones de la Capa de Valencia (RPECV):

1. Los pares de electrones de la capa de valencia de una molécula se pueden representar por nubes o globos de carga eléctrica negativa.
2. Los pares enlazantes y los pares solitarios se disponen en el espacio tan lejos como sea posible unos de otros, de forma que las fuerzas de repulsión entre ellos sean mínimas.

Propiedades Macroscópicas de las Sustancias

Propiedades de las Sustancias Moleculares

• Pueden presentarse en los tres estados de agregación (líquido, gas, sólido).
• Son blandos y frágiles.
• No conducen la corriente eléctrica.
• La solubilidad varía según estén formadas por moléculas apolares o polares.

Propiedades de los Sólidos Covalentes (Redes Covalentes)

• Alta temperatura de fusión.
• Gran dureza.
• Fragilidad.
• Baja conductividad (poca movilidad de los electrones).
• Insolubilidad.

Propiedades y Estructura de los Sólidos Iónicos

• Son sólidos cristalinos.
• Temperatura de fusión alta o muy alta; temperatura de ebullición alta en líquidos.
• Elevada dureza.
• Frágiles y quebradizos.
• Insolubles en disolventes orgánicos.
• No conducen en estado sólido, pero sí en estado líquido o en disolución (los iones libres positivos van hacia el cátodo).

Propiedades de los Metales

• Brillo metálico.
• Alta densidad.
• Alta temperatura de fusión y dureza.
• Buena conductividad eléctrica y térmica.

Proceso de Formación y Energía del Enlace Covalente

Modelos de Formación

• Según el modelo de Lewis: El enlace covalente se forma cuando las fuerzas de atracción se equilibran con las de repulsión, situándose el par de electrones del enlace en la región entre los núcleos.
• Según el modelo de las nubes electrónicas: La densidad de carga negativa entre los dos núcleos ejerce una fuerza atractiva sobre cada uno de ellos y los mantiene unidos.

Energía de Enlace

La energía de enlace es la energía necesaria para romper dicho enlace (es la misma energía que la que se desprende cuando se forma).