EL ENLACE QUÍMICO Planteamiento del problema 1.La mina de un lápiz se compone de grafito y...

EL ENLACE QUÍMICOEL ENLACE QUÍMICO

Planteamiento del problemaPlanteamiento del problema

1.1. La mina de un lápiz se compone de grafito y La mina de un lápiz se compone de grafito y arcilla. El arcilla. El grafitografito es una sustancia simple es una sustancia simple formada por átomos de carbono. Existe otra formada por átomos de carbono. Existe otra sustancia simple formada también por sustancia simple formada también por átomos de carbono llamada átomos de carbono llamada diamante.diamante.

¿Cuál es la causa de que ambas sustancias ¿Cuál es la causa de que ambas sustancias tengan propiedades tan distintas y sin tengan propiedades tan distintas y sin embargo estén formadas por el mismo tipo embargo estén formadas por el mismo tipo de átomo?de átomo?

Planteamiento del problemaPlanteamiento del problema

2.2. ¿Por qué los átomos se unen en unas proporciones ¿Por qué los átomos se unen en unas proporciones determinadas y no en otras? ¿Por qué NaCl y no determinadas y no en otras? ¿Por qué NaCl y no NaNa22Cl?Cl?

3.3. ¿Por qué la molécula de CO¿Por qué la molécula de CO22 es lineal y la del H es lineal y la del H22O es O es

angular?angular?

4.4. ¿Qué es lo que determina las propiedades de una ¿Qué es lo que determina las propiedades de una sustancia: solubilidad, conductividad eléctrica, estado sustancia: solubilidad, conductividad eléctrica, estado de agregación a temperatura ambiente…?de agregación a temperatura ambiente…?

5.5. ¿Por qué el SiO¿Por qué el SiO2 2 (sílice) es una de las sustancias más (sílice) es una de las sustancias más

duras que existen y el duras que existen y el COCO22 es un gas? es un gas?

El estudio de las propiedades de las sustancias permite El estudio de las propiedades de las sustancias permite establecer tres grandes grupos para clasificar la enorme establecer tres grandes grupos para clasificar la enorme

diversidad de sustancias:diversidad de sustancias:

SustanciaSustancia IÓNICAIÓNICA COVALENTECOVALENTE METÁLICAMETÁLICA

T fusiónT fusión

T ebulliciónT ebullición↑↑ ↓↓↓↓** ↑↑**

SolubilidadSolubilidad en en agua agua

otro disolventeotro disolvente

↑↑

↓↓↓↓

↓↓↓↓

↑↑

↓↓↓↓

↓↓

Conductividad Conductividad eléctricaeléctrica

(sólido) (sólido) ↓↓↓↓

(líquido) (líquido) ↑↑

↓↓↓↓

↓↓↓↓

↑↑

↑↑

Las propiedades características de las Las propiedades características de las sustancias están relacionadas con la forma sustancias están relacionadas con la forma

en que están unidas sus partículas y las en que están unidas sus partículas y las fuerzas entre ellas, es decir, con el tipo de fuerzas entre ellas, es decir, con el tipo de ENLACEENLACE que existe entre sus partículas. que existe entre sus partículas.

El sistema periòdic

que consta de

DIVUIT GRUPS SET PERIODES

i contéMETALLS

NO-METALLS

SEMIMETALLS

GASOS NOBLES

S’ordenen Estan formats per

ÀTOMS

Que s’uneixen per mitjà de

ENLLAÇIÒNIC

En què es formen

CRISTALLS IÒNICS

MOLÈCULES CRISTALLS MOLECULARS

ENLLAÇCOVALENT

ENLLAÇMETÀL·LIC

En què es formen

En què es formen

CRISTALLS METÀL·LICS

CRISTALLS COVALENTSo ATÒMICS

Els elements

Una primera aproximación para Una primera aproximación para interpretar el enlaceinterpretar el enlace

A principios del siglo XX, el científico A principios del siglo XX, el científico Lewis, Lewis, observando la poca reactividad de los gases observando la poca reactividad de los gases nobles (estructura de 8 electrones en su último nobles (estructura de 8 electrones en su último nivel),sugirió que nivel),sugirió que los átomos al enlazarse los átomos al enlazarse “tienden” a adquirir una distribución de “tienden” a adquirir una distribución de electrones de valenciaelectrones de valencia igual a la igual a la del gas noble más próximo del gas noble más próximo

REGLA DEL OCTETOREGLA DEL OCTETO

Clasificación de los Clasificación de los elementoselementos de de acuerdo con la regla del octetoacuerdo con la regla del octeto

Metales:Metales: baja electronegatividad, baja baja electronegatividad, baja energía de ionización. Tienden a soltar energía de ionización. Tienden a soltar electrones.electrones.

No metales:No metales: alta electronegatividad, alta electronegatividad, Tienden a coger electronesTienden a coger electrones

Según el tipo de átomos que se Según el tipo de átomos que se unen:unen:

Metal–No metal:Metal–No metal: uno cede y otro coge uno cede y otro coge electrones (cationes y aniones):E. IÓNICOelectrones (cationes y aniones):E. IÓNICO

No metal–No metal:No metal–No metal: comparten electrones: E. comparten electrones: E. COVALENTECOVALENTE

Metal–Metal:Metal–Metal: ambos ceden electrones (sólo ambos ceden electrones (sólo cationes), electrones comunitarios, electrones cationes), electrones comunitarios, electrones libres: E. METÁLICOlibres: E. METÁLICO

Tipos de enlace entre átomosTipos de enlace entre átomos

IónicoIónico

MetálicoMetálico

CovalenteCovalente

Enlace iónicoEnlace iónico El compuesto iónico se forma al El compuesto iónico se forma al

reaccionar un reaccionar un metalmetal con un con un no metalno metal..

Los átomos del metal pierden electrones Los átomos del metal pierden electrones (se forma un catión) y los acepta el no (se forma un catión) y los acepta el no metal (se forma un anión).metal (se forma un anión).

Los iones de distinta carga se atraen Los iones de distinta carga se atraen eléctricamente, se ordenan y forman una eléctricamente, se ordenan y forman una red iónica.red iónica. Los compuestos iónicos no Los compuestos iónicos no están formados por moléculas.están formados por moléculas.

““Molécula” de NaClMolécula” de NaCl

Diagramas de Lewis: sólo figuran los electrones del último nivel (de valencia)

1+1-

ENLACE IÓNICO ENLACE IÓNICO

Li+ Cl-

ATRACCIÓNELECTROSTÁTICA

+-

-

- +

-

--

-

-

-

-

Li

Cl

ANIÓN

ION LITIO

ION CLORURO

-

CATIÓN

1-

1+

Redes iónicas cristalinasRedes iónicas cristalinas

NaCl CsCl

Propiedades compuestos iónicosPropiedades compuestos iónicos

Elevados puntos de fusión y ebulliciónElevados puntos de fusión y ebullición

Solubles en aguaSolubles en agua

No conducen la electricidad en estado sólido, No conducen la electricidad en estado sólido, pero sí en estado disuelto o fundido (Reacción pero sí en estado disuelto o fundido (Reacción química: química: electrólisiselectrólisis))

Son duros (rayado difícil). No es fácil separar las Son duros (rayado difícil). No es fácil separar las partículas (iones) enlazadaspartículas (iones) enlazadas

Al intentar deformarlos se rompe el cristal Al intentar deformarlos se rompe el cristal (fragilidad)(fragilidad)

Solubilidad de las sustancias Solubilidad de las sustancias iónicas en aguaiónicas en agua

OH

H

OHH

Cl1- Cl1-

Cl1-Cl1-

Na1+ Cl1-

Na1+

Na1+

Na1+

FRAGILIDAD DE LAS SUSTANCIAS IÓNICAS

Enlace metálicoEnlace metálico Las sustancias metálicas están formadas por átomos de un Las sustancias metálicas están formadas por átomos de un

mismo o distinto elemento metálico (electronegatividad mismo o distinto elemento metálico (electronegatividad baja).baja).

Los átomos del elemento metálico pierden algunos Los átomos del elemento metálico pierden algunos electrones, formándose un electrones, formándose un catióncatión o “ o “resto metálicoresto metálico”. ”.

Se forma al mismo tiempo una Se forma al mismo tiempo una nube o mar de electrones:nube o mar de electrones: conjunto de electrones libres,conjunto de electrones libres,DESLOCALIZADOSDESLOCALIZADOS, que no , que no pertenecen a ningún átomo en particular.pertenecen a ningún átomo en particular.

Los cationes se repelen entre sí, pero son atraídos por el Los cationes se repelen entre sí, pero son atraídos por el mar de electrones que hay entre ellos. Se forma así una mar de electrones que hay entre ellos. Se forma así una red metálica: las sustancias metálicas tampoco, están red metálica: las sustancias metálicas tampoco, están formadas por moléculas.formadas por moléculas.

El modelo del mar o nube de electrones representa al metal como un conjunto de cationes ocupando las posiciones fijas de la red, y los electrones libres moviéndose con facilidad, sin estar confinados a ningún catión específico

Fe

Fe Fe3+ + 3 e

++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++

++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++

++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++

++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++

++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++

++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++

++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++

++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++

MODELO DEL ENLACE MODELO DEL ENLACE METÁLICOMETÁLICO

Propiedades sustancias metálicasPropiedades sustancias metálicas

Elevados puntos de fusión y ebulliciónElevados puntos de fusión y ebullición

Insolubles en aguaInsolubles en agua

Conducen la electricidad incluso en estado Conducen la electricidad incluso en estado sólido. La conductividad es mayor a bajas sólido. La conductividad es mayor a bajas temperaturas.temperaturas.

Pueden deformarse sin romperse: tenaces, Pueden deformarse sin romperse: tenaces, dúctiles (hilables) y maleables (laminables) dúctiles (hilables) y maleables (laminables)

MALEABILIDAD EN LOS METALESMALEABILIDAD EN LOS METALES

++ ++

++++ ++ ++++++ ++ ++++ ++++ ++ ++++++ ++ ++ ++++ ++

++ ++++ ++

++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++

++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++

++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++

++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++

AL GOLPEARLOS METALESSE FORMAN LÁMINAS

DUCTILIDAD EN LOS METALESDUCTILIDAD EN LOS METALES

++ ++

++ ++ ++ ++ ++ ++

++ ++ ++ ++

++ ++++ ++ ++ ++

++++++++

++++++++

++++++++

++++++++

++++++++

++++++++

AL ESTIRARUN METAL SEFORMA UNALAMBRE

++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++++ ++ ++ ++

+++

+

+

++ -

- - - -- -

CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA EN UN METAL

Enlace covalenteEnlace covalente

Los compuestos covalentes se Los compuestos covalentes se originan por la originan por la compartición de compartición de

electroneselectrones entre átomos entre átomos no no metálicosmetálicos. .

Electrones muy localizados.Electrones muy localizados.

Diferentes tipos de enlace Diferentes tipos de enlace covalentecovalente

Enlace Enlace covalente normalcovalente normal:: SimpleSimple Múltiple: doble o tripleMúltiple: doble o triple

Polaridad Polaridad del enlace:del enlace: ApolarApolar PolarPolar

Enlace Enlace covalente dativo o coordinado covalente dativo o coordinado

Enlace covalente normalEnlace covalente normal

Si se comparten un par de eSi se comparten un par de e--: enlace covalente simple: enlace covalente simple

Si se comparten dos pares de eSi se comparten dos pares de e-- : enlace covalente doble : enlace covalente doble

Si se comparten tres pares de eSi se comparten tres pares de e--: enlace covalente triple: enlace covalente triple

CARACTER DEL ENLACE QUÍMICO

% DE % DE IONICIDADIONICIDAD

DIFERENCIA DE DIFERENCIA DE ELECTRONEGATIVIDADELECTRONEGATIVIDAD

TIPO DETIPO DE

ENLACEENLACE

COVALENTECOVALENTE

PUROPURO

COVALENTECOVALENTE

POLARPOLAR

IONICOIONICO MAYORMAYOR

DE 60%DE 60%

MAYOR DE 1.9MAYOR DE 1.9

CEROCEROCEROCERO

MENORMENOR

DE 60 %DE 60 %

MENOR DE 1.9MENOR DE 1.9

MAYOR DE 0MAYOR DE 0

Polaridad del enlace covalentePolaridad del enlace covalente Enlace covalente Enlace covalente apolarapolar: entre átomos de : entre átomos de

idéntica electronegatividad (Hidéntica electronegatividad (H22, Cl, Cl22, N, N22…). Los …). Los

electrones compartidos pertenencen por igual a electrones compartidos pertenencen por igual a los dos átomos.los dos átomos.

Enlace covalente Enlace covalente polarpolar: entre átomos de distinta : entre átomos de distinta electronegatividad (HCl, CO…). Los electrones electronegatividad (HCl, CO…). Los electrones compartidos están más desplazados hacia el compartidos están más desplazados hacia el átomo más electronegativo. Aparecen zonas de átomo más electronegativo. Aparecen zonas de mayor densidad de carga positiva (mayor densidad de carga positiva (δδ+) y zonas +) y zonas de mayor densidad de carga negativa (de mayor densidad de carga negativa (δδ-)-)

H H

O

OH H

O O

ENLACE COVALENTE ENLACE COVALENTE

Enlace covalenteEnlace covalente

H H

O CO

O

O C O

O

H H

Enlace covalente dativo o coordinadoEnlace covalente dativo o coordinado

Cuando el par de electrones compartidos Cuando el par de electrones compartidos pertenece sólo a pertenece sólo a unouno de los átomos se de los átomos se presenta un presenta un enlace covalente enlace covalente coordinado o dativocoordinado o dativo. .

El átomo que aporta el par de electrones El átomo que aporta el par de electrones se llama se llama donadordonador (siempre el menos (siempre el menos electronegativo) y el que los recibe electronegativo) y el que los recibe receptor o aceptor receptor o aceptor (siempre el más (siempre el más electronegativo)electronegativo)

EJEMPLO DE ENLACE COVALENTE COORDINADO O DATIVO : IÓN AMONIO NH4

1+

A modo de resumen : Enlaces de átomos de A modo de resumen : Enlaces de átomos de azufre (S) y oxígeno (O)azufre (S) y oxígeno (O)

Molécula de SO: enlace covalente doble

Molécula de SO2: enlace covalente doble y un enlace covalente coordinado o dativo

:S ═ O:˙ ˙˙ ˙

˙ ˙S ═ O:

˙ ˙:O ←˙ ˙˙ ˙

Molécula de SO3: enlace covalente doble y dos enlaces covalentes coordinados o dativos

S ═ O:˙ ˙

:O ←˙ ˙˙ ˙

↓:O:˙ ˙

Cómo se presentan las Cómo se presentan las sustancias covalentessustancias covalentes

Redes o cristales covalentes o atómicosRedes o cristales covalentes o atómicos

Moléculas (de pequeñas, con pocos Moléculas (de pequeñas, con pocos átomos a macromoléculas) átomos a macromoléculas)

(MOLÉCULAS: partículas formadas por un conjunto limitado de al menos dos átomos enlazados mediante enlace covalente)

Redes covalentesRedes covalentes

Diamante: tetraedros de átomos de carbono

La unión entre átomos que comparten electrones es muy difícil de romper (gran dureza). Los electrones compartidos están muy localizados.

Grafito: láminas de átomos de carbono

Moléculas Moléculas

Si el enlace es Si el enlace es apolarapolar: moléculas apolares (H: moléculas apolares (H22, ,

OO22, F, F22…)…)

Si el enlace es Si el enlace es polarpolar::

Moléculas polares Moléculas polares (HCl, H(HCl, H22O...) (dipolos O...) (dipolos

permanentes)permanentes)

Moléculas Moléculas apolaresapolares (CO(CO22) (simetría espacial) ) (simetría espacial)

Enlace polar: Moléculas polaresEnlace polar: Moléculas polares

Moléculas apolares con enlaces polares:Moléculas apolares con enlaces polares:

En el COEn el CO22 existen enlaces covalentes polares y, sin existen enlaces covalentes polares y, sin

embargo, la embargo, la molécula covalente no es polarmolécula covalente no es polar. Esto . Esto es debido a que la molécula presenta una es debido a que la molécula presenta una estructura lineal y se anulan los efectos de los estructura lineal y se anulan los efectos de los dipolos de los enlaces C-O.dipolos de los enlaces C-O.

O O = = C C = = OOδ+δ- δ-

Propiedades de los compuestos Propiedades de los compuestos covalentes (moleculares)covalentes (moleculares)

No conducen la electricidad (no tienen cargas No conducen la electricidad (no tienen cargas libres)libres)

Solubles: moléculas apolares – apolares o Solubles: moléculas apolares – apolares o polares- polarespolares- polares

Insolubles: moléculas polares - apolaresInsolubles: moléculas polares - apolares

Bajos puntos de fusión y ebullición (gases, Bajos puntos de fusión y ebullición (gases, líquidos o sólidos “blandos”)líquidos o sólidos “blandos”)

Fuerzas intermolecularesFuerzas intermoleculares en el caso de en el caso de líquidos y sólidoslíquidos y sólidos

Fuerza intermoleculares o Fuerza intermoleculares o fuerzas de Van der Waalsfuerzas de Van der Waals(sustancias moleculares)(sustancias moleculares)

Fuerzas entre dipolos permanentesFuerzas entre dipolos permanentes

Fuerzas de enlace de hidrógenoFuerzas de enlace de hidrógeno

Fuerzas entre dipolos transitorios Fuerzas entre dipolos transitorios (Fuerzas de London o de dispersión)(Fuerzas de London o de dispersión)

Fuerzas entre moléculas polaresFuerzas entre moléculas polares ((dipolos permanentesdipolos permanentes))

HCl, HBr, HI…HCl, HBr, HI…

-+ + -

Enlace o puente de hidrógenoEnlace o puente de hidrógeno Cuando el átomo de hidrógeno está unido a Cuando el átomo de hidrógeno está unido a

átomos muy electronegativos (F, O, N), queda átomos muy electronegativos (F, O, N), queda prácticamente convertido en un protón. Al ser muy prácticamente convertido en un protón. Al ser muy pequeño, ese átomo de hidrógeno “desnudo” atrae pequeño, ese átomo de hidrógeno “desnudo” atrae

fuertemente (corta distancia) a la zona de carga fuertemente (corta distancia) a la zona de carga negativa de otras moléculasnegativa de otras moléculas

HF

H2O

NH3

Enlace de hidrógeno en la molécula de Enlace de hidrógeno en la molécula de aguaagua

Enlace de hidrógenoEnlace de hidrógeno

Este tipo de enlace es el responsable de Este tipo de enlace es el responsable de la existencia del agua en estado líquido y la existencia del agua en estado líquido y sólido.sólido.

Estructura del hielo y del agua líquidaEstructura del hielo y del agua líquida

PUNTO DE EBULLICIÓN COMPARATIVO DEL AGUA

Enlaces de hidrógeno en el ADNEnlaces de hidrógeno en el ADN

Apilamiento de las bases.

Enlaces de hidrógeno

Interiorhidrófobo

Esqueleto desoxiribosa

fosfatoEnlaces de hidrógeno

Exterior hidrófilo

A: adeninaG: guaninaC: citosinaT: timina

Bases nitrogenada

s

Repulsión electrostática

Fuerzas entre dipolos transitorios o Fuerzas entre dipolos transitorios o instantáneos (instantáneos (Fuerzas de London)Fuerzas de London)

Los dipolos inducidos se deben a las fluctuaciones Los dipolos inducidos se deben a las fluctuaciones de los electrones de una zona a otra de la de los electrones de una zona a otra de la

molécula, siendo más fáciles de formar cuanto molécula, siendo más fáciles de formar cuanto más grande sea la molécula: las fuerzas de más grande sea la molécula: las fuerzas de London aumentan con la masa molecular.London aumentan con la masa molecular.

Efecto del número de electrones sobre el punto de ebullición de sustancias no polares explicado por fuerzas de London o de dispersión.

Gases nobles Halógenos Hidrocarburos

Elect. Ma PE ºC Elect. Mm PE ºC Elect. Mm PE ºC

He 2 4 -269 F2 18 38 -188 CH4 10 16 -161

Ne 10 20 -246 Cl2 34 71 -34 C2H6 18 30 -88

Ar 18 40 -186 Br2 70 160 59 C3H8 26 44 -42

Kr 36 84 -152 I2 106 254 184 C4H10 34 58 0

  MAPA CONCEPTUAL DE ENLACE QUÍMICOMAPA CONCEPTUAL DE ENLACE QUÍMICO

A modo de resumen: