ENLACE QUÍMICO

Miguel Hesiquio Garduño/Mirla Benavides Rojas

Prof. Miguel Hesiquio Garduño.Est. Mirla Benavides RojasDepto. De Ingeniería Química PetroleraESIQIE-IPNhesiquiogm@yahoo.com.mxmbenavidesr5@gmail.com

• Un enlace químico es la unión entre dos o más átomos paraformar una entidad de orden superior, como una molécula ouna estructura cristalina.

• El compuesto que resulta de este enlace es químicamente yfísicamente único y diferente de sus átomos originarios.

¿Qué es el..

Enlace Químico• La descripción de los modelos atómicos nos permite

hacer la pregunta ¿por qué los átomos se unen?.• Se puede inferir que lo hacen , para formar un sistema

más estable que como átomos individuales, es decir con un menor contenido energético.

•El enlace , en términos de mecánica cuántica puede entenderse como la interferencia constructiva de las funciones de onda de los átomos.

La formación de enlaces se produce siempre por un balance favorable de energía, es decir, los átomos enlazados constituyen un sistema de menos energía que los átomos por separado.

Formación de un enlace

Las cargas opuestas se atraen entre si (atracción de Coulomb).

Los electrones tienden a distribuirse en el espacio (intercambio electrónico)

LEY DE COULOMB:Las cargas opuestas se atraen con una fuerza inversamente

proporcional al cuadrado de la distancia entre los centros de las cargas.

Fuerza de enlace Longitud de enlace

• La primera teoría sobre el enlace fuepropuesta por Lewis que aseguró que losátomos ganaban, perdían o compartíanelectrones hasta adquirir la configuración degas noble (teoría del octete electrónico)

TEORÍA DE LEWIS DEL ENLACE QUÍMICO

Hay dos teorías:

• La teoría del enlace de valencia (EV): el enlace seforma por apareamiento de espines electrónicos ymáximo solapamiento de orbitales.

• La teoría de orbitales moleculares (OM): consideralas moléculas como un conjunto con sus propiosorbitales moleculares.

Caracterización del enlace químico

• Longitud de enlace: es la distancia a la cual la energía es mínima.

• Energía de enlace: es el valor mínimo de la energía del sistema formado por los átomos unidos.

Tip

os

de

enla

ce q

uím

ico

Enlace iónico

Enlace covalente

En compuestos orgánico e inorgánicos

Enlace metálico

Enlaces Intramoleculares

Enlaces

Enlaces Fuertes

Enlaces Débiles

• iónico

• Covalente

• metálico

• Dipolo permanente

• Dipolo fluctuante

• Puente de Hidrógeno

Que es un enlace iónico :

Un enlace iónico se une un metal y un no metal,los cuales habrá una diferencia deelectronegatividad.

El enlace iónico se basa a la regla del octetodonde hay una transferencia de electrones dondeposteriormente habrá una atracciónelectrostática

• La unión entre iones de signo contrario, de átomos de muy diferente electronegatividad, mediante fuerzas electrostáticas para formar redes cristalinas. Este tipo de unión es no direccional y forma dipolos permanentes

El enlace iónico se ve favorecido: •Entre metales y no metales de muy diferente electronegatividad. •Entre iones de carga pequeña. •Entre cationes grandes y aniones pequeños, que presentan menor efecto polarizante.

REDES CRISTALINAS IÓNICAS

• Los iones positivos y negativos no formanparejas aisladas, sino que estas se agrupan enredes cristalinas donde cada ión de un signose rodea de un determinado número deiones de signo contrario.

La descripción geométricade estas agrupaciones deiones o redes cristalinas sehace en función de:

•Tipo de celda unidad.

•Número de coordinación

• El cristal está formado por una celda unidad que se repite indefinidamente en las tres direcciones del espacio.

El tipo de celda responde a principios bastante simples:

•En Nº de cargas + = Nº de cargas - .

•Los iones de signo contrario se disponen simétricamente, para conseguir una repulsión mínima.

•Los iones se disponen de la forma más compacta posible, el número de coordinación el máximo posible.

•El tamaño relativo y la carga de los iones determina uno u otro tipo de celda unidad.

Aspectos energéticos del enlace iónico

• Energía reticular :La energía reticular o energía de red es la energíanecesaria para separar completamente un mol de uncompuesto iónico en sus iones gaseosos.

La energía reticular nos da una idea de la estabilidad delcristal.

• Ciclo de Born-Haber:Es un planteamiento teórico que muestra todas las

energías implicada en la formación de un cristal iónico.

Enlace Covalente

• La unión covalente es de tipo direccional, se da entre orbitales p o híbridos, en ella existe la compartición de uno o más pares de electrones. Existen varias divisiones del enlace covalente:

• Enlace covalente simple: se da cuando dos o más átomos aportan un electrón

• Enlace covalente coordinado : Compartición de uno o más pares de electrones

• Es polar cuando los átomos son de distinta electronegatividad, cuando son átomos del mismo elemento se trata de enlaces no polares.

• En la teoría de Lewis del enlace covalente, los electrones sonsiempre compartidos por parejas. Cada par de electronescompartidos es un enlace covalente.

Diagramas de Lewis • Este es un diagrama que representa a la

molécula, los átomos se representan por sussímbolos, los enlaces por rayas y loselectrones disponibles por puntos.

1. Se suman los e- de valencia de los átomos presentes.Para un anión poli atómico se le añade un e- más porcada carga negativa y para un catión se restan tantoselectrones como cargas positivas.

2. Se determina los e - que caben en la molécula.

3. Se calcula el número de enlaces covalentes (rayas).

4. Se calcula el nº de e- de valencia que quedan disponibles(puntos) y se distribuyen los e- de forma que se complete unoctete para cada átomo.

PROPIEDADES DEL ENLACE COVALENTEFuerza de enlace

Energía de disociación del enlace:

“Diferencia de energía entre el mínimo de la curva deenergía potencial de la molécula diatómica y la energía delos átomos separados”

Entalpía de disociación del enlace:

Variación de entalpía para la reacción de disociación

Sulfato de Cu

• Es la unión entre átomos metálicos

• Es un enlace fuerte, no forman moléculas, forman redes cristalinas muy estables.

• Este enlace le da entre elementos de electronegatividades bajas y muy parecidas. La forma de cumplir la regla del octeto es mediante la distribución de electrones entre michos átomos.

Teoría del gas electrónico

• Los electrones de valencia no pertenecen a losátomos individuales, sino que todos ellos soncomunes a todos los átomos de la red cristalina.

• Están deslocalizados en todo el cristal. Estoexplicaría su movilidad, y los efectos de emisiónelectrónica.Los electrones periféricos de losátomos metálicos están casi libres,

• Suponiendo que se tiene un átomo metálico, al acercarse otro átomo metálico del mismo tipo, sus electrones forman una sola nube con los dos núcleos al centro, al agregar un tercer átomo, su electrón se une a los otros y su núcleo queda con los otros núcleos,

• Al adicionar un n-ésimo átomo, su electrón se une a los n-1 electrones presentes en la nube y el núcleo se une a los n-1 núcleos presentes.

• De esta manera, los electrones en los metales se comportan como un gas electrónico, lo cual explica la gran conductividad térmica y eléctrica de los metales.

TEORÍA DE BANDAS DE ENERGÍA

• Los átomos de la red cristalina están muy próximos y sus orbitales atómicos se superponen dando lugar a un conjunto de orbitales de energía muy parecida que forman lo que se denomina banda de niveles energéticos.

• Banda de valencia a partir de OA de valencia, quepueden estar parcialmente llena u ocupada.

• Banda de conducción a partir de los OA vacíos a laque pueden saltar los e- y facilitar la conducción.

Redes metálicas• Los estudios de difracción de rayos X han

demostrado que los átomos metálicos se ordenanen redes cristalinas que son casi exclusivamente detres tipos.

Cúbica centrada en el cuerpo (IC=8): Alcalinos y Ba Cúbica centrada en las caras (IC=12): Cu, Ag, Au, Ca y Sr Hexagonal compacta (IC=12): Be, Mg, Zn y Cd

Fuerzas intermoleculares• Los enlaces estudiados son intramoléculares, por producirse

en el interior de las estructuras moleculares.

• También existen interacciones entre las moléculas quellamamos intermoleculares. Son fuerzas de interacciónmucho más débiles y básicamente son interacciones dipolo-dipolo

Enlaces Débiles

El enlace covalente polar, el iónicogeneran dipolos permanentes ,mientras que el no polar generadipolos inducidos o fluctuantesTambién origina enlaces por puentede Hidrógeno,

Carácter ionico

Diferencia de electronegatividad EN

Permite estimar el tipo de enlace que une sus átomos

En la escala de EN de Pauling,idealmente:

EN 1.8 enlace iónico

1.2EN 1.8 enlace covalente polar

EN 1.2 enlace Covalente

Pero:

BF3 EN=1.94

SiF4 EN =2.08

Después del enlace químico…

Cristalino Amorfo

Existen 7 sistemas cristalográficos y 14 celdas elementales o redes de Bravais.

a

b

c

Nomenclatura para la red directa

Los sistemas cristalinos

Sistema Cristalino Clase de red Dimensiones de la celda unitaria

P C F I R

Triclínico abc

Monoclínico a b c = = 90º

Ortorrómbico a b c = = = 90º

Tetragonal a = b c=== 90º

Cúbico oisométrico

a = b = c=== 90º

Hexagonal a=bc = =90º , =120º

Bibliografía

• 1.- Enlace Químico http://centros.edu.xunta.es/iesoteropedrayo.ourense/dptos/fq/2_BACH_QUI/tema_03_enlace_quimico.pdf

• 2.- Enlace químico iònicohttp://chopo.pntic.mec.es/jmillan/Apuntes_power_point/materia_organica/Enlace_quimico.pdf

• 3.- Enlace covalente http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/11.EnlaceCovalente1_11653.pdf

• 4.- Enlace Metalico, Carlos Paucar

http://unalmed.edu.co/~cgpaucar/modulo3.pdf

5.- Carácter Ionico: J.A. Duffy, J.Phys. Chem. A 2006,110,13245