Propiedades y Estructura de los Enlaces Covalentes en Redes y Enlaces Metálicos

Enlace covalente en redes moleculares

El diamante, el grafito y el dióxido de silicio (SiO₂) son ejemplos representativos de este tipo de compuestos.

Diamante

El carbono presenta hibridación sp³ y cada átomo se encuentra rodeado de otros cuatro en disposición tetraédrica, formando una red gigante indefinida. Es un sólido muy duro, transparente, incoloro y aislante.

Grafito

El carbono presenta hibridación sp², formando láminas o capas que se encuentran unidas entre sí por fuerzas intermoleculares débiles. El grafito es un sólido blando de color negro.

Enlace metálico

La red cristalina de los metales está formada por una orientación de los iones positivos del metal, de tal forma que sus electrones de valencia se mueven libremente formando una nube electrónica o mar de electrones. Así, los electrones en los metales no pertenecen a un átomo determinado, sino que todos ellos son comunes a la red metálica.

Teoría de bandas

Se emplea para explicar el enlace metálico apoyándose en la teoría de orbitales moleculares:

• La interacción de dos orbitales atómicos siempre produce dos orbitales moleculares: uno de menor energía y otro de mayor.
• La interacción de 2N orbitales atómicos del metal da origen a 2N orbitales moleculares: N de menor energía (muy próximos entre sí, constituyendo la banda de valencia) y N de mayor energía (formando la banda de conducción).
• Se denomina banda de valencia a la banda más externa ocupada por algún electrón cuando el sólido se encuentra en su estado fundamental.
• Se denomina banda de conducción a la banda de menor energía con algún nivel de vacío cuando el sólido se encuentra en su estado fundamental.
• En el enlace metálico, la diferencia de energía entre la banda de valencia y la banda de conducción es muy pequeña o incluso está solapada, de tal forma que el salto de electrones de una a otra es fácil, convirtiendo a los metales en buenos conductores.

Propiedades de los metales

1. Estado físico: Son sólidos, excepto el mercurio (Hg) que es líquido. Presentan altos puntos de fusión y ebullición debido a que los electrones libres de la nube electrónica unen fuertemente a los iones metálicos en la red.
2. Energía de ionización: Tienen baja energía de ionización, es decir, ceden electrones formando iones positivos.
3. Conductividad: Son buenos conductores del calor y de la electricidad debido a la movilidad de los electrones libres.
4. Densidad: Poseen densidades relativas altas porque los átomos están muy cercanos unos de otros, formando redes compactas.