Enlace químico, símbolos de Lewis y tipos de enlace
Cuando Yariela prepara un sancocho, echa sal de cocina al caldo y se disuelve sin problema; en la misma cocina, la cuchara de metal conduce el calor de la olla y el gas del tanque arde con una llama azul. Tres sustancias, tres comportamientos muy distintos. ¿Por qué? La respuesta está en cómo se mantienen unidos sus átomos. Al final de la página volveremos a la sal, a la cuchara y al agua del caldo.
¿Qué es un enlace químico?
Casi ningún átomo se encuentra aislado en la naturaleza. Los gases nobles (helio, neón, argón) sí lo están, y son muy poco reactivos. Los demás elementos se agrupan formando moléculas, cristales o metales.
Los electrones de valencia son los electrones del último nivel de energía. Son los más externos, los que «se tocan» cuando dos átomos se acercan, y por eso son los únicos que participan en los enlaces. Para un elemento representativo, el número de electrones de valencia es el número de su grupo (en la numeración de 1 a 8 de los grupos A).
¿Por qué se enlazan? Porque los átomos con el último nivel completo (normalmente 8 electrones; 2 en el caso del helio) son muy estables, como los gases nobles. Al enlazarse, cada átomo consigue esa configuración y el conjunto tiene menos energía que los átomos separados. Es la llamada regla del octeto.
Define qué es un enlace químico y explica por qué los átomos de la mayoría de los elementos tienden a formar enlaces en lugar de permanecer aislados. Menciona el papel…
Define qué es un enlace químico y explica por qué los átomos de la mayoría de los elementos tienden a formar enlaces en lugar de permanecer aislados. Menciona el papel de los electrones de valencia en tu respuesta.
Símbolos de Lewis
Dibujar todas las capas de un átomo es lento. El químico Gilbert N. Lewis propuso representar solo lo importante: el símbolo del elemento rodeado de puntos, uno por cada electrón de valencia.
Respuesta del último paso: $1s^2\,2s^2\,2p^4$ → 6 electrones de valencia: dos pares y dos electrones solos (los que formarán enlaces).
Escribe el símbolo de Lewis de cada uno de los siguientes átomos neutros, indicando con puntos sus electrones de valencia: sodio ($Z = 11$), cloro ($Z = 17$) y oxígeno…
Escribe el símbolo de Lewis de cada uno de los siguientes átomos neutros, indicando con puntos sus electrones de valencia: sodio ($Z = 11$), cloro ($Z = 17$) y oxígeno ($Z = 8$). Antes de dibujarlos, anota la configuración electrónica de cada uno para identificar cuántos electrones de valencia tiene.
Enlace iónico
Cuando un átomo de un metal (pocos electrones de valencia, baja electronegatividad) se acerca a uno de un no metal (muchos electrones de valencia, alta electronegatividad), el no metal «le quita» el electrón al metal. Se forman iones de carga opuesta que se atraen por fuerzas eléctricas.
Los compuestos iónicos no forman moléculas sueltas, sino una red cristalina: cada ion positivo rodeado de iones negativos, y al revés. Por eso la fórmula $\text{NaCl}$ indica la proporción de iones, no una molécula.
Yariela prepara un sancocho y usa sal de cocina ($\text{NaCl}$). Representa con símbolos de Lewis la formación del cloruro de sodio a partir de los átomos de sodio y…
Yariela prepara un sancocho y usa sal de cocina ($\text{NaCl}$). Representa con símbolos de Lewis la formación del cloruro de sodio a partir de los átomos de sodio y cloro, indicando hacia dónde se transfiere el electrón y las cargas de los iones resultantes. Explica por qué el compuesto final es estable en términos de la configuración electrónica de cada ion.
Enlace covalente
Cuando se enlazan dos no metales, ninguno logra quitarle el electrón al otro: ambos son muy electronegativos. La solución es compartir electrones.
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Enlace sencillo: se comparte 1 par (H–H).
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Enlace doble: se comparten 2 pares (O=C=O).
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Enlace triple: se comparten 3 pares (N≡N).
Los pares que no se comparten se llaman pares libres (o no enlazantes).
Respuesta: cada N tiene 5, en total 10 electrones (5 pares). Para que ambos alcancen el octeto, se comparten 3 pares: N≡N (enlace triple), y cada N conserva 1 par libre.
Clasifica cada una de las siguientes sustancias según el tipo de enlace predominante (metálico, iónico o covalente): $\text{NaCl}$, $\text{Cu}$, $\text{H}2\text{O}$ y…
Clasifica cada una de las siguientes sustancias según el tipo de enlace predominante (metálico, iónico o covalente): $\text{NaCl}$, $\text{Cu}$, $\text{H}_2\text{O}$ y $\text{CO}_2$. Justifica brevemente cada clasificación indicando qué tipo de elementos (metales o no metales) participan.
Dibuja la estructura de Lewis de la molécula de agua, $\text{H}2\text{O}$, y de la molécula de nitrógeno, $\text{N}2$. Indica en cada caso cuántos pares de electrones se…
Dibuja la estructura de Lewis de la molécula de agua, $\text{H}_2\text{O}$, y de la molécula de nitrógeno, $\text{N}_2$. Indica en cada caso cuántos pares de electrones se comparten entre los átomos, cuántos pares libres tiene el átomo central o cada átomo de nitrógeno, y si el enlace es sencillo, doble o triple.
Enlace metálico
En un metal como el cobre, los átomos tienen pocos electrones de valencia y los sueltan con facilidad. Los átomos quedan como cationes ordenados en una red y los electrones de valencia forman una «nube» que se mueve libremente entre ellos.
Esa nube explica las propiedades de los metales: conducen la corriente y el calor (los electrones se mueven) y son maleables y dúctiles (los cationes pueden deslizarse unos sobre otros sin romper la unión, porque la nube los sigue rodeando). La cuchara de la cocina de Yariela calienta la mano por eso.
Propiedades según el enlace
El tipo de enlace determina cómo se comporta la sustancia. Esto permite identificarla en el laboratorio.
| Propiedad | Iónico (NaCl) | Metálico (Cu) | Covalente molecular (CO₂, H₂O) |
|---|---|---|---|
| Partículas | iones en red cristalina | cationes y nube de electrones | moléculas |
| Punto de fusión | alto | alto (en general) | bajo |
| Conduce en estado sólido | no | sí | no |
| Conduce fundido o disuelto | sí | sí (fundido) | no |
| Solubilidad en agua | generalmente soluble | insoluble | variable |
| Comportamiento mecánico | frágil | maleable y dúctil | blando o gas/líquido |
Hay también sólidos covalentes de red (como el diamante o el cuarzo): los átomos forman una red gigante unida por enlaces covalentes. Tienen punto de fusión muy alto y no conducen, pero tampoco se disuelven, como la muestra D de un ejercicio.
En el laboratorio del colegio, Kevin recibe cuatro muestras sólidas sin etiqueta y mide algunas propiedades: | Muestra | Punto de fusión | Conduce corriente en estado…
En el laboratorio del colegio, Kevin recibe cuatro muestras sólidas sin etiqueta y mide algunas propiedades:
| Muestra | Punto de fusión | Conduce corriente en estado sólido | Conduce corriente fundida o disuelta | Solubilidad en agua |
|---|---|---|---|---|
| A | alto (cerca de 800 °C) | no | sí | soluble |
| B | alto (más de 1,000 °C) | sí | sí | insoluble |
| C | bajo (cerca de 50 °C) | no | no | insoluble |
| D | muy alto (más de 1,500 °C) | no | no | insoluble |
Para las muestras A, B y C, indica si el enlace predominante es metálico, iónico o covalente molecular, y justifica tu elección con los datos de la tabla. Explica también por qué la muestra D no encaja en ninguno de esos tres casos con tanta claridad y qué tipo de sustancia podría ser.
Compara el cloruro de sodio ($\text{NaCl}$), el cobre ($\text{Cu}$) y el dióxido de carbono ($\text{CO}2$) en cuanto a: (a) las partículas que forman la sustancia y cómo…
Compara el cloruro de sodio ($\text{NaCl}$), el cobre ($\text{Cu}$) y el dióxido de carbono ($\text{CO}_2$) en cuanto a: (a) las partículas que forman la sustancia y cómo se mantienen unidas, (b) su conductividad eléctrica en estado sólido y en estado líquido, y (c) su maleabilidad o fragilidad. Argumenta cada diferencia a partir del modelo de enlace correspondiente, con ayuda de símbolos de Lewis donde sea pertinente.
Modelos moleculares
Para ver la forma de una molécula se usan modelos de bolas y varillas: cada bola es un átomo y cada varilla, un enlace covalente. Un enlace doble se hace con dos varillas y uno triple con tres.
Actividad: con bolitas de plastilina y palillos, construye H₂O y N₂ y compara el número de varillas con las rayas de Lewis.
¿Todo es iónico o covalente? Carácter intermedio
Una regla práctica dice: metal + no metal → iónico; no metal + no metal → covalente. Sirve como primera aproximación, pero la realidad es un continuo.
El criterio fino es la diferencia de electronegatividad ($\Delta EN$) entre los átomos:
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$\Delta EN$ muy pequeña o cero: covalente no polar (los electrones se reparten por igual), como en $\text{Cl}_2$.
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$\Delta EN$ intermedia: covalente polar (el par compartido se acerca al átomo más electronegativo), como en $\text{HCl}$.
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$\Delta EN$ grande: iónico (la transferencia es casi completa), como en $\text{MgO}$.
Las tuberías de una vivienda en Boquete son de cobre, mientras que la lluvia ácida puede formar sales en superficies metálicas. Un estudiante afirma: «Todos los…
Las tuberías de una vivienda en Boquete son de cobre, mientras que la lluvia ácida puede formar sales en superficies metálicas. Un estudiante afirma: «Todos los compuestos formados por un metal y un no metal son iónicos, y todos los formados solo por no metales son covalentes». Analiza esta afirmación: (a) explica en qué se basa y cuándo resulta útil, (b) explica por qué el enlace real puede tener carácter intermedio según la diferencia de electronegatividad entre los átomos, y (c) toma como ejemplos $\text{MgO}$, $\text{HCl}$ y $\text{Cl}_2$ para ordenar los enlaces de menor a mayor carácter iónico, justificando el orden.
Resumen
Vuelve al principio: la sal del sancocho es iónica (red de $\text{Na}^+$ y $\text{Cl}^-$, soluble y conductora al disolverse), la cuchara es metálica (nube de electrones, conduce el calor y es maleable) y el agua y el gas son covalentes (moléculas con electrones compartidos).