Estructura atómica

Tabla periódicap

Enlace metálicoEnlace metálico

•Distribución compartida deDistribución compartida de electrones

•No es direccionalo es d ecc o a

• Electrones de valencia deslocalizados

Enlace iónico• Es la consecuencia de la transferencia de electronesdesde un átomo a otro.desde un átomo a otro.

Fuerza de atracción coulombiana

catión

iones

anión

• El enlace iónico es no direccional

• El catión Na+ atrae por igual en todas• El catión Na atrae por igual en todas 

direcciones a cualquier anión Cl– adyacente.

• Los iones Na+ y Cl – se disponen en capas 

apiladas entre sí de forma sistemática para 

maximizar el número de iones de carga 

contraria que rodean a un ion dado:contraria que rodean a un ion dado: 

6 N + d d Cl• 6 Na+ rodean a cada Cl –

• y 6 Cl – rodean a cada Na+

L f d t ió l t táti b d l l• La fuerza de atracción electrostática obedece a la ley

F = ‐K/a2• Donde K= k0 (qZ1)(qZ2)• Z1 es la valencia del ion cargado (+1 para el Na+)

FA= ‐K/a

• q = 1.6 x10‐19 C• k0  = 1/40 =9x109 Vm/C

La longitud o distancia de enlace no puede reducirse a cero pues existe p puna fuerza de repulsión FR debida al solapamiento de los campos eléctricosde igual signo (-) de cada ión y a la g g ( ) yrepulsión entre los núcleos positivos

Fuerza de repulsiónFuerza de repulsión

• Donde y p son constantes dependientes del y p ppar de iones; a es la distancia entre iones.

L f d l l f t d• La fuerza de enlace es la fuerza neta de atracción o repulsión en función de la distancia de separación entre los dos átomos o iones.

F= FA + FR

• La distancia de equilibrio del enlace, a0, responde a la condición de equilibrio entre la atracción y la condición de equilibrio entre la atracción y larepulsión: FA + FR= 0

• F domina cuando los valores de a son grandes• FA domina cuando los valores de a son grandes• FR domina cuando los valores de a son pequeños

• La energía de enlace, E, 

está relacionada con la fuerza 

de enlace mediante:de enlace mediante:

• Las posiciones estables de los iones corresponden a un mínimo en la energía.

• Distancia de enlace de equilibrio es la suma de los dos radios iónicos

Enlace covalente• Se comparten los electrones de 

valencia entre dos átomosvalencia entre dos átomos adyacentes.

• Es direccional es decir es entreEs direccional, es decir, es entre átomos específicos.

• Moléculas de elementos noMoléculas de elementos no metálicos: H2, Cl2, F2, etc. Y 

• Moléculas con átomos diferentes: CH4, H2O, HNO3, HF.

• Sólidos elementales: diamante (carbono), silicio, germanio

• Compuestos sólidos de elementos del lado derecho de la tabla periódica: GaAs, InSb, SiC.

• La dependencia de la fuerza y• La dependencia de la fuerza y energía de enlace con la distancia entre iones son similares a las del enlace iónico.

• Los sólidos covalentes tienen un ángulo de enlace, determinado por la naturaleza direccional de la distribución compartida de los electrones de valencialos electrones de valencia.

Configuración tetraédrica de losenlaces covalentes con carbono.

• El número de enlaces covalentes que es posible para un• El número de enlaces covalentes que es posible para un átomo particular está determinado por el número de electrones de valencia. 

• Para N’ electrones de valencia, un átomo puede enlazarse covalentemente con a lo más 8 – N’ átomos.

Por ejemplo: Cloro tiene N’=7          8 – N’= 1

Por tanto, cada átomo de Cl puede unirse a un solo átomo, como en el Cl2.

Para el carbono N’= 4          8 – 4 = 4 electrones para compartir 

En el diamante cada átomo de carbono está enlazado covalentemente con otros cuatro átomos de carbono

El enlace covalente puede formarEl enlace covalente puede formar

Enlaces muy fuertes: Diamante•Muy duro•Alta temperatura de fusión >3550ºC

Enlaces muy débiles: polímeros •Formados por unidades llamadas Monómeros.•Entre C y C o C y H enlaces fuertesE t i i d l d•Entre secciones vecinas de las cadenas

moleculares hay enlaces débiles o Secundarios•Enlaces secundarioseslabones débilesCausan:

-baja resistencia-baja temperatura de fusión

Enlaces combinados• Hay compuestos con enlaces parcialmente iónicos y 

parcialmente covalentesparcialmente covalentes.

• Depende de la posición relativa (en la tabla periódica) de los átomos que forman la molécula o su diferencia en qelectronegatividades.

mayor diferencia en electronegatividad Enlace más iónicomayor diferencia en electronegatividad Enlace más iónico

menor diferencia en electronegatividad Enlace más covalente

El porcentaje de carácter iónico (%CI) de un enlace entre los elementos A y B, D d A l á l t ti tá d d

% CI = {1 – exp[-(0.25) (XA – XB)2 ] } x 100

Donde A es el más electronegativo está dado por:

Donde XA y XB son las electronegatividades de los respectivos elementos.

Enlace secundario o de Van der WaalsEnlace secundario o de Van der Waals

• Estos enlaces son débiles comparados con losEstos enlaces son débiles comparados con los primarios  ~10 kJ/mol ó 0.1 eV/átomo

d b d l í d l• Surgen debido a las asimetrías de las distrubuciones de carga positiva y negativa en cada átomo o molécula del enlace.

• Esta asimetría de carga constituye un dipolo• Esta asimetría de carga constituye un dipolo eléctrico

• Dos tipos de enlaces secundariostransitoria

os t pos de e aces secu da os

dependiendo de la asimetría de carga permanente

Dipolos inducidos

• Un átomo de argón posee una distribución completamente esférica de carga negativaesférica de carga negativa rodeando al núcleo positivo.

• Cuando se acerca otro átomo deCuando se acerca otro átomo de argón, la carga negativa se desplaza ligeramente hacia el núcleo positivo del átomo adyacente.

• Esta distorción ocurre en los 2 átomos produciendo un dipolo inducidoinducido.

• Energía de enlace 0.99 KJ/mol.

Dipolos permanentes puente de hidrógenoDipolos permanentes  puente de hidrógeno

• Ej. Une moléculas adyacentes de agua

La naturaleza direccional de la distribución de electrones compartidos en los Enlaces covalentes O – H causa que los átomos de H se conviertan en centros qDe carga positiva y los de O en centros de carga negativa en el H2O.

La mayor separación de carga en una molécula polar origina un mayor momentoDipolar y mayor energía de enlace (21 KJ/mol)