EL ENLACE QUÍMICOEL ENLACE QUÍMICO

1º BACH1º BACH

Adaptado por Adaptado por Marcelino Fdez Marcelino Fdez

RguezRguez

Planteamiento del problemaPlanteamiento del problema

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 formada es una sustancia simple formada por átomos de carbono. Existe otra sustancia por átomos de carbono. Existe otra sustancia simple formada también por átomos de carbono simple formada también por átomos de carbono llamada 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 embargo tengan propiedades tan distintas y sin embargo estén formadas por el mismo tipo de átomo?estén formadas por el mismo tipo de átomo?

……

Planteamiento del problemaPlanteamiento del problema

¿Por qué los átomos se unen en unas ¿Por qué los átomos se unen en unas proporciones determinadas y no en otras? proporciones determinadas y no en otras? ¿Por qué NaCl y no Na¿Por qué NaCl y no Na22Cl?Cl?

¿Por qué la molécula de CO¿Por qué la molécula de CO22 es lineal y la del es lineal y la del HH22O es angular?O es angular?

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

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:

↑↑

↓↓↓↓

(sólido) ↓↓(líquido) ↑

Conductividad eléctrica

↓↓↓

↓↓↑

↑↓↓

Solubilidad en agua

otro disolvente

↑*↓↓*↑T fusión

T ebullición

MetálicaNo electrólitoElectrólitoSustancia

Las Las propiedades característicaspropiedades características de las 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.

INTERPRETACIÓN SEGÚN INTERPRETACIÓN SEGÚN LA ENERGÍALA ENERGÍA

INTERPRETACION SEGÚN INTERPRETACION SEGÚN CONFIGURACIONCONFIGURACION

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

Transferencia de electronesTransferencia de electrones

Transferencia de electronesTransferencia de electrones

distintos maneras de intentar conseguir configuración de gas noble ►

PROPIEDADES PERIÓDICAS: RADIO ATÓMICO

CARÁCTER METÁLICO:Se caracteriza, CARÁCTER METÁLICO:Se caracteriza, entre otras cosas, por la formación de entre otras cosas, por la formación de iones positivos iones positivos

““Molécula” de NaClMolécula” de NaCl

ENLACE IÓNICOENLACE IÓNICO

Estructura cristalina del NaCl expandida para mayor claridad. Cada Cl- se encuentra rodeado por 6 iones sodio y cada ión sodio está rodeado por 6 iones cloruros. El cristal incluye millones de iones en el patrón que se muestra.

ENLACE IÓNICOENLACE IÓNICO

Redes iónicasRedes iónicas

NaCl CsCl

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 Los átomos del metal pierdenpierden electrones electrones (se forma un (se forma un catióncatión) y los ) y los aceptaacepta el no el no metal (se forma un metal (se forma un aniónanión).).

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 o cristal iónicored iónica o cristal iónico.. Los compuestos Los compuestos iónicos no están formados por moléculas.iónicos no están formados por moléculas.

Propiedades compuestos iónicosPropiedades compuestos iónicos

Solidos y duros a tª ambiente Solidos y duros a tª ambiente

Elevados puntos de fusión y ebulliciónElevados puntos de fusión y ebullición

Solubles en agua y similares. Insolubles en Solubles en agua y similares. Insolubles en solventes orgánicos (benceno)solventes orgánicos (benceno)

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: electrolisiselectrolisis))

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

Compartición de electronesCompartición de electrones

2p4

H H

F F+

7e- 7e-

F F

8e- 8e-

F F

Enlace covalente simple

Estructuras de Lewis

F: 1s2 2s22p5 ;7 e de valencia, debe compartir 1 electrón

H: 1s1; 1 e de valencia, debe compartir 1 electrón

Enlace covalente simple

H H+ H H

1e- 1e- 2e- 2e-

Doble enlace – dos átomos comparten dos pares de electrones

Ejemplo: O2

O: 1s2 2s22p4 6 e de valencia, debe adquirir 2 y compartir 2

Triple enlace – dos átomos comparten tres pares de electrones

Ejemplo: N2

N: 1s2 2s22p3 5 e de valencia, debe adquirir y compartir 3

¿Como se dibujan las estructuras de Lewis?

1- Colocar los atomos de la molecula.2- Determinar los electrones de valencia totales disponibles (A)3- Determinar los electrones de valencia totales que cabrían (N)4- Calcular los electrones a compartir (N-A), que son (N-A)/2 pares5-Los electrones restantes son los no compartidos6-Distribuir los electrones sobre los atomos

CH4

C: 2s2p2 4e-H: 1s1 1e-

A = 4 + 1x4= 8e-N = 8 + 2x4= 16e-N -A = 8e- (4 pares)

C

H

H

HH

¿Como se dibujan las estructuras de Lewis?

1- Colocar los atomos de la molecula.2- Determinar los electrones de valencia totales disponibles (A)3- Determinar los electrones de valencia totales que cabrían (N)4- Calcular los electrones a compartir (N-A), que son (N-A)/2 pares5-Los electrones restantes son los no compartidos6-Distribuir los electrones sobre los atomos

H2O

O: 2s2p4 6e-H: 1s1 1e-

A = 6 + 1x2= 8e-N = 8 + 2x2= 12e-N - A = 4e- (2 pares)4 e- libres

OHH

HClO2

Cl: 3s2p5 7e-H: 1s1 1e- O: 2s2p4 6e-

1- Colocar los átomos de la molécula.2- Determinar los electrones de valencia totales disponibles (A)3- Determinar los electrones de valencia totales que cabrían (N)4- Calcular los electrones a compartir (N-A), que son (N-A)/2 pares5-Los electrones restantes son los no compartidos6-Distribuir los electrones sobre los átomos

¿Como se dibujan las estructuras de Lewis?

A = 7 + 1 + 6x2= 20e-N = 8 + 2 + 8x2= 26e-N -A = 6e- (3 pares)14 e- libres

HO Cl O

HO Cl O

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)

HClO3

Cl: 3s2p5 7e-H: 1s1 1e- O: 2s2p4 6e-

1- Colocar los átomos de la molécula.2- Determinar los electrones de valencia totales disponibles (A)3- Determinar los electrones de valencia totales que cabrían (N)4- Calcular los electrones a compartir (N-A), que son (N-A)/2 pares5-Los electrones restantes son los no compartidos6-Distribuir los electrones sobre los átomos

¿Como se dibujan las estructuras de Lewis?

A = 7 + 1 + 6x3= 26e-N = 8 + 2 + 8x3= 34e-N -A = 8e- (4 pares)18 e- libres

H

O

O Cl O

H

O

O Cl O

H2CO

C: 1s22s2p2 4e-H: 1s1 1e- O: 1s22s2p4 6e-

H

H

C O

1- Colocar los átomos de la molécula.2- Determinar los electrones de valencia totales disponibles (A)3- Determinar los electrones de valencia totales que cabrían (N)4- Calcular los electrones a compartir (N-A), que son (N-A)/2 pares5-Los electrones restantes son los no compartidos6-Distribuir los electrones sobre los átomos

¿Como se dibujan las estructuras de Lewis?

A = 4 + 1x4= 8e-N = 8 + 2x4= 16e-N -A = 8e- (4 pares)6 e- libres

Enlace de átomos de azufre (S) y oxígeno (O)Enlace de átomos de 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 coordinado o dativo

S ═ O:˙ ˙

:O ←˙ ˙˙ ˙

↓:O:˙ ˙

H: 1 e de valencia; debe compartir 1 electrón:

O: 1s2 2s22p4; 6 e- de valencia, debe compartir dos e-

N: 1s2 2s22p3; 5 e- de valencia, debe compartir tres e-

HF

OF2

NF3

F: 1s2 2s22p5 ;7 e- de valencia, debe compartir 1 e-

Enlace de átomos de fluor (F) y otros

C: 1s2 2s22p2 ;4 e- de valencia, debe compartir cuatro e-

CF4

NH4+

UN TIPICO ENLACE DATIVO

Excepciones a la regla del octeto

B

F

FFBe HH

N

O

F

BF FBe HH

N O

Cl

PCl Cl

Cl Cl

P

Cl

ClCl

Cl Cl

B: 1s2 2s22p1 ; 3 e- de valencia

Be: 1s2 2s2 ; 2 e- de valencia

B: 1s2 2s22p1 ; 3 e- de valencia

F: 1s2 2s22p5 ; 7 e- de valencia

H: 1s1; 1 e- de valencia

O: 1s2 2s22p4 ; 6 e- de valenciaP: 1s22s22p63s23p3 ; 5 e- de valenciaCl:1s2 2s22p5 ; 7 e- de valencia

ENLACE COVALENTEENLACE COVALENTE

Se forma al reaccionar un Se forma al reaccionar un no metalno metal con un con un no metalno metal..

Los átomos Los átomos comparten electronescomparten electrones

Los compuestos covalentes pueden ser : Los compuestos covalentes pueden ser :

MoléculasMoléculas (H (H22, O, O22, HCl, glucosa, proteínas, , HCl, glucosa, proteínas, DNA, etc.)DNA, etc.)

RedesRedes (grafito, silicatos, etc.) (grafito, silicatos, etc.)

Diferentes tipos de enlace Diferentes tipos de enlace covalentecovalente

normal / coordinado o dativonormal / coordinado o dativo

simple /múltiple : doble o triplesimple /múltiple : doble o triple

apolar / polarapolar / polar

VALORES DE ELECTRONEGATIVIDAD VALORES DE ELECTRONEGATIVIDAD DE PAULINGDE PAULING

H2.1

Elemento máselectronegativo

Li1.0

Be1.5

B2.0

C2.5

N3.0

O3.5

F4.0

Na0.9

Mg1.2

Al1.5

Si1.8

P2.1

S2.5

Cl3.0

K0.8

Ca1.0

Sc1.3

Ti1.5

V1.6

Cr1.6

Mn1.5

Fe1.8

Co1.8

Ni1.8

Cu1.9

Zn1.6

Ga1.6

Ge1.8

As2.0

Se2.4

Br2.8

Rb0.8

Sr1.0

Y1.2

Zr1.4

Nb1.6

Mo1.8

Tc1.9

Ru2.2

Rh2.2

Pd1.2

Ag1.9

Cd1.7

In1.7

Sn1.8

Sb1.9

Te2.1

I2.5

Cs0.7

Ba0.9

La1.1

Hf1.3

Ta1.5

W1.7

Re1.9

Os2.2

Ir2.2

Pt2.2

Au2.4

Hg1.9

Tl1.8

Pb1.8

Bi1.9

Po2.0

At2.2

Fr0.7

Ra0.9

Ac1.1

Th1.3

Pa1.5

U1.7

Np – Lw1.3

Elemento menos electronegativo

PROPIEDADES PERIÓDICAS: ELECTRONEGATIVIDAD

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,O,O2 2 , F, F22, , …). Los electrones compartidos pertenencen …). Los electrones compartidos pertenencen por igual a los dos átomos.por igual a 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-)-)

Moléculas covalentesMoléculas covalentes

Si el enlace es apolar: Si el enlace es apolar: moléculas apolaresmoléculas apolares (H (H22, , OO22, F, F22…)…)

Si el enlace es polar:Si el enlace es polar:

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

Moléculas apolares Moléculas apolares (CO(CO22) (simetría espacial) ) (simetría espacial)

Moléculas covalentes polaresMoléculas covalentes polares: :

Moléculas covalentes apolaresMoléculas covalentes apolares::

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 compuestos covalentes Propiedades compuestos covalentes (moleculares)(moleculares)

Suelen ser mas blandos que los iónicosSuelen ser mas blandos que los iónicos

No conducen la electricidadNo conducen la electricidad

Solubilidad:Solubilidad:

moléculas apolares – apolares moléculas apolares – apolares

moléculas polares - polaresmoléculas polares - polares

Bajos puntos de fusión y ebullición. Bajos puntos de fusión y ebullición. ¿Fuerzas intermoleculares?¿Fuerzas intermoleculares?

Puntos de fusión y ebulliciónPuntos de fusión y ebullición

A tª ambiente pueden ser:A tª ambiente pueden ser:

Gases (HGases (H22, Cl, Cl22, N, N22, O, O2 2 , F, F22, CH, CH44, SO, SO22, HCl, , HCl, NONO22, etc., etc.

Líquidos (BrLíquidos (Br22, H, H22O, etanol, ácido acético, O, etanol, ácido acético, acetona, benceno)acetona, benceno)

Sólidos (ISólidos (I22, naftaleno, glucosa, etc) , naftaleno, glucosa, etc)

Fuerzas de Van der WaalsFuerzas de Van der Waals

Fuerzas entre dipolos permanentesFuerzas entre dipolos permanentes

Fuerzas entre dipolos transitoriosFuerzas entre dipolos transitorios (Fuerzas (Fuerzas de London)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.

Enlace de hidrógenoEnlace de hidrógeno :Cuando el átomo :Cuando el átomo de hidrógeno está unido a átomos muy de hidrógeno está unido a átomos muy

electronegativos (F, O, N), queda prácticamente electronegativos (F, O, N), queda prácticamente convertido en un protón. Al ser muy pequeño, ese convertido en un protón. Al ser muy pequeño, ese átomo de hidrógeno “desnudo” atrae fuertemente átomo de hidrógeno “desnudo” atrae fuertemente (corta distancia) a la zona de carga negativa de (corta distancia) a la zona de carga negativa de

otras moléculasotras 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 Estructura del hielo y del agua líquidalíquida

Enlaces de hidrógeno en el ADNEnlaces de hidrógeno en el ADN

Apilamiento de las bases.

Enlaces de hidrógeno

Interiorhidrófobo

Esqueleto desoxiribosa-fosfato

Enlaces de hidrógeno

Exterior hidrófilo

A: adeninaG: guaninaC: citosinaT: timina

Bases nitrogenada

s

Repulsión electrostática

Redes covalentesRedes covalentes

Diamante: tetraedros de átomos de carbono

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

Grafito: láminas de átomos de carbono

Enlace metálicoEnlace metálico

Las sustancias metálicas están formadas por átomos de un Las sustancias metálicas están formadas por átomos de un mismo elemento metálico (mismo elemento metálico (baja electronegatividadbaja electronegatividad).).

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 electronesnube o mar de electrones:: conjunto de conjunto de electrones libreselectrones 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 red mar de electrones que hay entre ellos. Se forma así una red metálica: las sustancias metálicas tampoco están formadas metálica: las sustancias metálicas tampoco están formadas por moléculas.por moléculas.

Enlace metalicoEnlace metalico(no Lewis)(no Lewis)

El modelo del mar 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

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 Conducen la electricidad incluso en estado sólido (sólo se calientan: cambio estado sólido (sólo se calientan: cambio físico). La conductividad es mayor a bajas físico). La conductividad es mayor a bajas temperaturas.temperaturas.

Pueden deformarse sin rompersePueden deformarse sin romperse

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).electrones (cationes y aniones).IONICOIONICO

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

Metal – Metal:Metal – Metal: todos ceden electrones y todos ceden electrones y son compartidos por todos. son compartidos por todos. METALICOMETALICO