enlace quimico
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ENLACE QUIMICOENLACE QUIMICO
Son las fuerzas atractivas Son las fuerzas atractivas que mantienen juntos a los que mantienen juntos a los átomos en los compuestos.átomos en los compuestos.
Los átomos se enlazan entre Los átomos se enlazan entre sí por que la formación del sí por que la formación del enlace reduce la energía enlace reduce la energía potencial entre partículas potencial entre partículas positivas y negativas, ya sea positivas y negativas, ya sea que estas partículas sean que estas partículas sean iones de carga opuesta o iones de carga opuesta o núcleos atómicos y los núcleos atómicos y los electrones entre ellos.electrones entre ellos.
De la misma manera en que la De la misma manera en que la configuración electrónica y la configuración electrónica y la fuerza de atracción núcleo- fuerza de atracción núcleo- electrón determinan las electrón determinan las propiedades de un átomo, el propiedades de un átomo, el tipo y la fuerza de los enlaces tipo y la fuerza de los enlaces químicos establecen las químicos establecen las propiedades de una sustancia.propiedades de una sustancia.
TIPOS DE ENLACE TIPOS DE ENLACE QUIMICOQUIMICO
Los tipos de enlace resultan Los tipos de enlace resultan de las tres combinaciones de de las tres combinaciones de los dos tipos de átomos, metal los dos tipos de átomos, metal con no- metal, no metal con no con no- metal, no metal con no metal, y metal con metal:metal, y metal con metal:
ENLACE IÓNICOENLACE IÓNICO
Se observa entre átomos con Se observa entre átomos con grandes diferencias en su grandes diferencias en su tendencia a perder o ganar tendencia a perder o ganar electrones. Se lleva a cabo la electrones. Se lleva a cabo la transferencia electrónica del transferencia electrónica del metal al no metal, y cada metal al no metal, y cada átomo forma un ión con la átomo forma un ión con la configuración de un gas noble. configuración de un gas noble.
EJM: NaclEJM: Nacl
ENLACE COVALENTEENLACE COVALENTE
Cuando existe una pequeña Cuando existe una pequeña diferencia entre dos átomos con diferencia entre dos átomos con respecto a su tendencia a perder respecto a su tendencia a perder o ganar electrones, observamos o ganar electrones, observamos que existe una compartición de que existe una compartición de electrones y el enlace es electrones y el enlace es covalente.covalente.
42HC
ENLACE METÁLICOENLACE METÁLICO
Todos los átomos metálicos de Todos los átomos metálicos de una muestra “conjuntan” a sus una muestra “conjuntan” a sus electrones de valencia en un electrones de valencia en un “mar” de electrones distribuidos “mar” de electrones distribuidos uniformemente, y que “fluye” uniformemente, y que “fluye” entre y alrededor de los centros entre y alrededor de los centros (nucleo más los electrones (nucleo más los electrones internos) de los iones metálicos internos) de los iones metálicos y los atrae entre si.y los atrae entre si.
AA diferencia de los electrones diferencia de los electrones localizados del enlace localizados del enlace covalente los electrones en el covalente los electrones en el enlace metálico están enlace metálico están deslocalizados, moviéndose a deslocalizados, moviéndose a lo largo y ancho del metal.lo largo y ancho del metal.
Ejm: Ag(s) , Cu(s)Ejm: Ag(s) , Cu(s)
COMPUESTOS IONICOSCOMPUESTOS IONICOS
1.1. Hay sólidos con altos Hay sólidos con altos puntos de fusión puntos de fusión (típicamente )(típicamente )
2.2. Muchos son solubles en Muchos son solubles en disolventes polares, tales disolventes polares, tales como agua.como agua.
3.3. La mayoría son insolubles La mayoría son insolubles en disolventes, no polares en disolventes, no polares tales como Hexano tales como Hexano
4.4. Los compuestos fundidos Los compuestos fundidos conducen bien la conducen bien la electricidad porque electricidad porque contienen partículas contienen partículas cargadas móviles (iones).cargadas móviles (iones).
5.5. Las disoluciones acuosas Las disoluciones acuosas conducen bien la conducen bien la electricidad porque electricidad porque contienen partículas contienen partículas cargadas móviles (iones).cargadas móviles (iones).
COMPUESTOS COVALENTESCOMPUESTOS COVALENTES
1.1. Son gases liquidos o Son gases liquidos o sólidos con bajos puntos de sólidos con bajos puntos de fusión tipicamente .fusión tipicamente .
2.2. Muchos son insolubles en Muchos son insolubles en disolventes polares.disolventes polares.
3.3. La mayoria son solubles en La mayoria son solubles en disolventes no polaresdisolventes no polares
C0400
146HC
C0300
FORMULAS DE LEWIS FORMULAS DE LEWIS DE LOS ÁTOMOSDE LOS ÁTOMOS
El numero y las disposiciones El numero y las disposiciones de los electrones en las capas de los electrones en las capas más externas de los átomos más externas de los átomos determinan las propiedades determinan las propiedades químicas y físicas de los químicas y físicas de los elementos así como las clases elementos así como las clases de enlaces químicos que de enlaces químicos que forman.forman.
Escribimos formulas de puntos de Escribimos formulas de puntos de Lewis como un método Lewis como un método conveniente para tener presentes conveniente para tener presentes estos “electrones químicamente estos “electrones químicamente importantes”.importantes”.
En las representaciones de Lewis, En las representaciones de Lewis, solo se muestran como puntos los solo se muestran como puntos los electrones de los orbítales s y p electrones de los orbítales s y p ocupados más externos.ocupados más externos.
ENLACE IÓNICOENLACE IÓNICO
Es la atracción de iones con Es la atracción de iones con carga opuesta (cationes y carga opuesta (cationes y aniones) en grandes números aniones) en grandes números para formar un sólido iónico.para formar un sólido iónico.
Cuando la diferencia de Cuando la diferencia de electronegatividad, electronegatividad, ∆EN, entre ∆EN, entre dos elementos es grande, es dos elementos es grande, es probable que los elementos probable que los elementos formen un compuesto por enlace formen un compuesto por enlace iónicoiónico
Ejm:Ejm:
Cuanto mas separados en la tabla Cuanto mas separados en la tabla periódica están dos elementos de periódica están dos elementos de grupos A, mas iónico será su grupos A, mas iónico será su enlace.enlace.
CONSIDERACIONES CONSIDERACIONES ENERGÉTICAS EN EL ENLACE ENERGÉTICAS EN EL ENLACE
IÓNICOIÓNICO
La razón por la cual se forman La razón por la cual se forman los componentes iónicos se debe los componentes iónicos se debe a la enorme liberación de a la enorme liberación de energía que se lleva a cabo energía que se lleva a cabo cuando los iones se unen para cuando los iones se unen para formar el sólido. formar el sólido.
Consideramos el proceso de Consideramos el proceso de transferencia electrónica para el transferencia electrónica para el fluoruro de litio.fluoruro de litio.
La primera energía de La primera energía de ionizaciónionización
del Li es la energía requerida del Li es la energía requerida para que 1 mol de átomos para que 1 mol de átomos gaseosos de Li pierdan 1 mol de gaseosos de Li pierdan 1 mol de electrones externos:electrones externos:
1I
JIeLiLi gg κ520, 1)()(
La afinidad electrónica (AE) La afinidad electrónica (AE) del f es el cambio de energía del f es el cambio de energía que ocurre. Cuando 1 mol de que ocurre. Cuando 1 mol de átomos de f ganan 1 mol de átomos de f ganan 1 mol de electrones.electrones.
El costo energético total en la El costo energético total en la formación del ión es aún mayor formación del ión es aún mayor que este valor, porque el litio que este valor, porque el litio metálico y el fluor diatómico metálico y el fluor diatómico deben convertirse primero en deben convertirse primero en átomos gaseosos separados, lo átomos gaseosos separados, lo cual también requiere energía.cual también requiere energía.
A pesar de esto, el calor A pesar de esto, el calor estándar de formaciónestándar de formación del del Li f sólido es Li f sólido es
-617kJ/mol; o sea se liberan -617kJ/mol; o sea se liberan 617kJ/mol de Li f(s) formando.617kJ/mol de Li f(s) formando.
)( OfH
1 1 mol de y 1 mol de mol de y 1 mol de forman 1 mol de moléculas forman 1 mol de moléculas gaseosas de Li f y se libera gran gaseosas de Li f y se libera gran cantidad de calor:cantidad de calor:
Se libera más energía cuando los Se libera más energía cuando los iones gaseosos coalecen (se iones gaseosos coalecen (se unen) en un sólido cristalinounen) en un sólido cristalino
)(gLi
)(gF
LA ENERGÍA DE LA ENERGÍA DE CRISTALIZACIÓN CRISTALIZACIÓN
(O DE RED CRISTALINA)(O DE RED CRISTALINA)
Es el cambio de entalpía que Es el cambio de entalpía que acompaña a la coalescencia de los acompaña a la coalescencia de los iones en un sólido iónico.iones en un sólido iónico.
iónristalizacenergíadecLiFULiFH
molkJHLiFLi
red
LiFredSFgg
)()(
/1050,
00
)(0
),()()(
La magnitud de la energía de La magnitud de la energía de cristalización es una indicación cristalización es una indicación de la fuerza de las interacciones de la fuerza de las interacciones iónicas e influye sobre el punto iónicas e influye sobre el punto de fusión, dureza y solubilidad de fusión, dureza y solubilidad de los compuestos iónicos.de los compuestos iónicos.
La forma de determinar la La forma de determinar la hace uso de la ley de Hess la hace uso de la ley de Hess la cual establece que el cambio de cual establece que el cambio de entalpía de una reacción total es entalpía de una reacción total es la suma de los cambios la suma de los cambios entálpicos de las reacciones entálpicos de las reacciones individuales que la constituyen :individuales que la constituyen :
0U
...........21 HHHTotal
Las energías de las redes Las energías de las redes cristalinas se calculan por medio cristalinas se calculan por medio del ciclo de Born-Haber.del ciclo de Born-Haber.
Ejm: Se tiene el ciclo de Born- Ejm: Se tiene el ciclo de Born- Haber para el Li FHaber para el Li F
La ley de Hess nos dice:La ley de Hess nos dice:
Conocemos el cambio de entalpía Conocemos el cambio de entalpía dede
formación.formación.
Usando la ley de Hess:Usando la ley de Hess:
En generalEn general
El proceso de formación de un ión El proceso de formación de un ión positivo se representa por: positivo se representa por:
donde I es la energía de donde I es la energía de ionización.ionización.
eBIB
El proceso de formación de un El proceso de formación de un ión negativo se representa por:ión negativo se representa por:
Donde AE es la afinidad Donde AE es la afinidad electrónicaelectrónica
AEBeB
Supongamos que los dos iones Supongamos que los dos iones así formados están separados así formados están separados a una distancia infinita y que la a una distancia infinita y que la energía que posee ese par de energía que posee ese par de iones la tomamos como origén iones la tomamos como origén de energía. A medida que los de energía. A medida que los iones se acercan hay iones se acercan hay electrostáticas entre ellos.electrostáticas entre ellos.
yBB
Cuando se alcanza el mínimo de Cuando se alcanza el mínimo de la curva de energía potencial, la curva de energía potencial, las fuerzas de atracción y las fuerzas de atracción y repulsión están compensadas y repulsión están compensadas y el sistema esta en equilibrio. el sistema esta en equilibrio.
La condición necesaria para la La condición necesaria para la producción de enlace iónico es producción de enlace iónico es que la energía de interacción de que la energía de interacción de los iones supere el deficit los iones supere el deficit energético motivado por la energético motivado por la formación de los iones formación de los iones
yBB
Los iones interaccionan por Los iones interaccionan por fuerzas atractivas y repulsivas fuerzas atractivas y repulsivas de tipo coulombiano y originan de tipo coulombiano y originan la red cristalina del compuesto la red cristalina del compuesto iónico.iónico.
ENERGÍA RETICULARENERGÍA RETICULAR
La energía potencial total por celdilla La energía potencial total por celdilla unidad viene representada por un unidad viene representada por un término de atracción y otro de término de atracción y otro de repulsión:repulsión:
En el equilibrio la energía En el equilibrio la energía reticular del cristal debe ser reticular del cristal debe ser mínima, entonces, mínima, entonces,
Si multiplicamos la expresión Si multiplicamos la expresión anterior por el número de anterior por el número de avogadro, obtenemos la energía avogadro, obtenemos la energía reticular , reticular ,
La energía reticular es la La energía reticular es la energía necesaria para separar energía necesaria para separar los iones de un mol de cristal, los iones de un mol de cristal, desde sus posiciones de desde sus posiciones de equilibrio hasta una distancia equilibrio hasta una distancia infinita.infinita.
La energía reticular depende, La energía reticular depende, principalmente de dos factores principalmente de dos factores el tamaño y la carga de los el tamaño y la carga de los iones.iones.
Por esta razón, el enlace iónico Por esta razón, el enlace iónico es tanto mas fuerte cuanto mas es tanto mas fuerte cuanto mas pequeños son los iones y mayor pequeños son los iones y mayor su carga.su carga.
CICLO DE BORN- HABERCICLO DE BORN- HABER
El ciclo de Born- Haber está El ciclo de Born- Haber está basado en la ley de Hees.basado en la ley de Hees.
Por ejemplo, el siguiente Por ejemplo, el siguiente esquema representa la esquema representa la formación de una sal de un formación de una sal de un halogenuro alcalino.halogenuro alcalino.
Este proceso total conocido Este proceso total conocido como el ciclo de Born-Haber lo como el ciclo de Born-Haber lo podemos descomponer en una podemos descomponer en una serie de procesos parciales y la serie de procesos parciales y la suma de todos debe ser igual al suma de todos debe ser igual al calor de formación.calor de formación.
Aplicando la primera ley tenemos:Aplicando la primera ley tenemos:
En la tabla siguiente se dan valores de la En la tabla siguiente se dan valores de la energía reticular (en Kj/mol) para algunos energía reticular (en Kj/mol) para algunos compuestos:compuestos:
ENLACE COVALENTEENLACE COVALENTE
• El enlace covalente se forma cuando El enlace covalente se forma cuando dos átomos comparten un electrón , dos átomos comparten un electrón , uno o mas pares de electrones.uno o mas pares de electrones.
• Veamos un caso simple de enlace Veamos un caso simple de enlace covalente, la reacción de dos átomos covalente, la reacción de dos átomos de hidrogeno para formar una de hidrogeno para formar una molécula diatómica de hidrogeno. molécula diatómica de hidrogeno.
Un átomo aislado de Un átomo aislado de hidrogeno tiene la hidrogeno tiene la
configuración electrónica configuración electrónica del estado fundamental del estado fundamental
1s1s11..
Cuando dos átomos de Cuando dos átomos de hidrogeno se acercan uno a hidrogeno se acercan uno a
otro, el electrón de cada átomo otro, el electrón de cada átomo es atraído por el núcleo del es atraído por el núcleo del
otro átomo tanto como por su otro átomo tanto como por su propio núcleo propio núcleo
Si estos dos electrones tienen Si estos dos electrones tienen espines opuestos de forma espines opuestos de forma
que pueden ocupar la misma que pueden ocupar la misma región , ambos electrones región , ambos electrones
pueden ocupar la región entre pueden ocupar la región entre los dos núcleos, porque son los dos núcleos, porque son atraídos por ambos núcleos.atraídos por ambos núcleos.
• Los electrones son compartidos entre Los electrones son compartidos entre los dos átomos de hidrogeno, y se los dos átomos de hidrogeno, y se forma un enlace covalente simple. forma un enlace covalente simple. Decimos que los orbitales 1s se Decimos que los orbitales 1s se solapan, así que ambos electrones solapan, así que ambos electrones ahora están en los orbitales de los dos ahora están en los orbitales de los dos átomos de hidrógeno.átomos de hidrógeno.
• Los átomos enlazados tienen menor Los átomos enlazados tienen menor energia (más estables) que los átomos energia (más estables) que los átomos separados.separados.
• Esto se muestra en la siguiente Esto se muestra en la siguiente figura. figura.
