sábado, 3 de diciembre de 2011

2.0 EL ENLACE QUÍMICO EN LOS COMPUESTOS DE CARBONO

2.1 ENLACE COVALENTE, IÓNICO Y ENLACE COORDINADO EN COMPUESTOS DE CARBONO.

ENLACE COVALENTE



El enlace covalente es la unión que como resultado de la compartición de uno o más pares de electrones se establece entre dos átomos. De esta forma, distinguimos entre enlace simple o sencillo (los átomos comparten un solo par de electrones), enlace doble (los átomos comparten dos pares  de electrones) o enlace triple (los átomos comparten tres pares  de electrones).

Según la T.E.V. (Teoría del Enlace de valencia)  la compartición de electrones en un enlace covalente se produce por el solapamiento de dos orbitales de dos átomos que están semiocupados (en cuyo caso el spin del electrón de cada orbital ha de ser antiparalelo) o de un orbital lleno y otro vacío. El enlace formado en este último caso recibe el nombre deenlace covalente coordinado o dativo. En cualquier caso, el solapamiento puede ser:

F       Frontal: si los dos orbitales atómicos se superponen enfrentados por sus extremos. El enlace que se forma en este caso se denomina s  y la densidad electrónica es máxima entre los núcleos.

F       Lateral: si los dos orbitales atómicos se superponen paralelamente, de forma que la densidad electrónica sea máxima por encima y por debajo de la línea internuclear. Este enlace se denomina p, y es más débil (su energía de enlace es menor) que el s.  


Un enlace sencillo es siempre s, mientras que en un enlace múltiple sólo uno de los enlaces es s  y el resto son enlaces  p .

Un compuesto donde sólo hay enlaces covalentes (y no intermoleculares) está formado únicamente por átomos y se denomina ATÓMICO o COVALENTE. Las fórmulas de estos compuestos son empíricas: representan la proporción de átomos en la red. Por ejemplo la fórmula SiO2 representa que hay doble número de átomos de oxígeno que de átomos de silicio. No tiene sentido decir que en el dióxido de silicio hay dos átomos de oxígeno y uno de silicio, ya que estos 3 átomos no forman ninguna entidad independiente como molécula. En general, se utiliza la nomenclatura estequiométrica de la IUPAC para nombrarlos.


Conceptos importantes:

F       Covalencia: nº de electrones que un átomo comparte y que (a excepción de si los enlaces son dativos) coincide con el número de electrones que tiene desapareados.
F       Energía de enlace A-B: energía necesaria para romper un mol de enlaces A-B o la que se desprende al formarse el mismo número de enlaces A-B. Se acostumbra a dar en kJ/mol.
F       Longitud de enlace: distancia (generalmente en picómetros) entre los núcleos de los dos átomos que están formando el enlace.
F       Polaridad de un enlace covalente: Para entender este concepto debemos comenzar por recordar que la electronegatividad es la medida de la atracción que ejerce un átomo sobre los electrones que comparte con otros. Dependiendo de la electronegatividad de los átomos, los enlaces covalentes pueden ser:

Apolares:
Si los dos átomos tienen la misma electronegatividad y por tanto la distribución de carga electrónica entre los núcleos es totalmente simétrica.
Polares:
Si los dos átomos tienen distinta electronegatividad. En este caso, uno de ellos atrae más los electrones del enlace que el otro, estableciéndose una separación de cargas (que simbolizaremos como d+ y d-) o lo que es igual, la distribución de carga electrónica entre los núcleos será asimétrica. 
NOTA
El enlace iónico sería una extrapolación del enlace covalente polar en el que la diferencia de electronegatividad es tan grande que uno de los dos átomos se ha quedado con los electrones que el otro le ha cedido. 

Para medir la polaridad de un enlace covalente disponemos de la magnitud vectorial denominada momento dipolar, que se representa por el vector:

de módulo:   
              £ d £ 1
                        e = carga del electrón
                        d = distancia de enlace o longitud de enlace
                        Unidad = Debye = 3,3·10-30 C·m (Culombio·metro)

dirección:     El de la recta que une los átomos (núcleos) que forman el enlace.

sentido:       de d+ a d- (del átomo menos electronegativo al más electronegativo)



ENLACE IÓNICO
En los enlaces iónicos, los electrones se transfieren completamente de un átomo a otro. Durante este proceso de perder o ganar electrones cargados negativamente, los átomos que reaccionan forman iones. Lo iones cargados de manera opuesta se atraen entre ellos a través de fuerzaselectroestáticas que son la base del enlace iónico.
Por ejemplo, durante la reacción del sodio con el cloro:
Sodium&Chlorine-transfersodio (en la derecha) pierde su única valencia de electrones al cloro (a la derecha),
arrow-downresultando en
SodiumChlorineIonsun ión de sodio cargado positivamente (izquierda) y un ión de cloro cargado negativamente (derecha).

Concept simulation - Reenacts the reaction of sodium with chlorine.
(Flash required)

Note que cuando el sodio pierde su electrón de valencia, se hace más pequeño, mientras que el cloro se hace más grande cuando gana unavalencia de electrón adicional. Esto es típico de los tamaños relativos de iones a átomos. Después que la reacción tiene lugar, los iones cargado Na+y Cl- se sujetan gracias a las fuerzas electroestáticas, formando así un enlace ionico. Los compuestos iónicos comparten muchas caractéristicas en común:
  • Los enlaces iónicos se forman entre metales y no metales.
  • Al nombrar compuestos iónicos simples, el metal siempre viene primero, el no metal segundo (por ejemplo, el cloruro de sodio).
  • Los compuestos iónicos se disuelven facilmente en el agua y otrossolventes polares.
  • En una solución, los compuestos iónicos fácilmente conducen electricidad.
  • Los compuestos iónicos tienden a formar sólidos cristalinos con temperaturas muy altas.
Esta última característica es un resultado de las fuerzas intermoleculares (fuerzas entre las moléculas) en los sólidos iónicos. Si consideramos uncristal sólido de cloruro de sodio, el sólido está hecho de muchos iones de sodio cargados positivamente (dibujados a debajo como pequeñas esferas grises) y un número igual de iones de cloro cargados negativamente (esferas verdes). Debido a la interacción de los iones cargados, los iones de sodio y de cloro están organizados alternadamente como demuestra el esquema a la derecha. Cada ión de sodio es atraído igualmente por todos sus iones de cloro vecinos, y de la misma manera por la atracción del cloruro de sodio. El concepto de una sola molécula no aplica a cristales iónicos porque el sólido existe como un sistema continuo. Sólidos iónicos forman cristales con altos puntos de fusion debido a las a las grandes fuerzas entre dos iones vecinos.
NaCl-crystal
Cl-1Na+1Cl-1Na+1Cl-1
Na+1Cl-1Na+1Cl-1Na+1
Cl-1Na+1Cl-1Na+1Cl-1
Na+1Cl-1Na+1Cl-1Na+1
Cristal de Cloruro de SodioEsquema de Cristal NaCl
http://www.visionlearning.com/


ENLACE COORDINADO

Enlace covalente coordinado o dativo

Este enlace tiene lugar entre átomos distintos. Enlace covalente coordinado o dativo entre dos átomos es el enlace en el que cada par de electrones compartido por dos átomos es aportado por uno de los átomos. El átomo que aporta el par de electrones se denomina dador, y el que lo recibe, receptor.
El enlace coordinado se representa por medio de una flecha (→) que parte del átomo que aporta los dos electrones y se dirige hacia el que no aporta ninguno. Un ejemplo de enlace coordinado lo tenemos cuando se forma el catión amonio, N H 4 + , a partir del amoniaco,NH3, y del ion de hidrógeno, H+.
En la reacción anterior, el amoniaco se une con un protón H+ para formar el ion amonio, N H 4 + . El amoniaco aporta un par de electrones que son compartidos por el ion H+, el cual adquiere de esta forma la configuración estable del gas noble He.




No hay comentarios:

Publicar un comentario