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Enlace covalente

Enlace covalente
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Concepto:Se produce por la compartición de electrones, entre los átomos que se enlazan, y como consecuencia de esto, disminuye la energía del sistema atómico.
Enlace covalente. Se forma por compartición de uno o más pares de electrones entre los átomos de diferente o igual electronegatividad que forman la molécula.

Estructura de las sustancias

El enlace covalente es característico de la unión de los elementos químicos no metálicos entre si, que no difieren grandemente en su energía de ionización y electrafinidades.

Sustancias moleculares

Las sustancias que poseen enlace covalente, están constituidas de moléculas; es decir, agrupaciones de un número concreto de átomos que se encuentran unidos dos a dos mediante enlace covalente. Se representa mediante fórmula molecular. Son las únicas sustancias que podemos considerar que tienen moléculas como tales entes que se pueden aislar.

Propiedades

  • Son las habituales de los enlaces covalentes:
  • Temperaturas de fusión bajas. A temperatura ambiente se encuentran en estado gaseoso, líquido (volátil) o sólido de bajo punto de fusión.
  • La temperaturas de ebullición son igualmente bajas.
  • No conducen la electricidad en ningún estado físico dado que los electrones del enlace están fuertemente localizados y atraídos por los dos núcleos de los átomos que los comparten.
  • Son muy malos conductores del calor.
  • La mayoría son poco solubles en agua. Cuando se disuelven en agua no se forman iones dado que el enlace covalente no los forma, por tanto, si se disuelven tampoco conducen la electricidad.

Sólidos covalentes o redes covalentes

Estructura del sólido covalente Silicio
En los sólidos covalentes no se forman moléculas. Los enlaces covalentes permiten asociaciones de grandes e indeterminadadas cantidades de átomos iguales o diferentes cuando esto ocurre no se puede hablar de moléculas, sino de redes cristales covalentes. La fórmula de las redes covalentes es al igual que la de las sustancias iónicas, una fórmula empírica.

Tipos de enlace covalente

Existen dos tipos de sustancias covalentes:

Sustancias covalentes moleculares: los enlaces covalentes forman moléculas que tienen las siguientes propiedades: Temperaturas de fusión y ebullición bajas. En condiciones normales de presión y temperatura (25 °C aprox.) pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos Son blandos en estado sólido. Son aislantes de corriente eléctrica y calor. Solubilidad: las moléculas polares son solubles en disolventes polares y las apolares son solubles en disolventes apolares (semejante disuelve a semejante).

Redes: Además las sustancias covalentes forman redes, semejantes a los compuestos iónicos, que tienen estas propiedades: Elevadas temperaturas de fusión y ebullición. Son sólidos. Son sustancias muy duras (excepto el grafito). Son aislantes (excepto el grafito). Son insolubles. Son neocloridas.

Modelo de enlace

Existen dos teorías para explicar el enlace covalente: la Teoría del Enlace de Valencia y la Teoría de Orbitales Moleculares. Es preciso hacer notar que ninguna de las dos teorías es "mejor" que la otra, y que cada una de ellas puede ser más adecuada en función del parámetro, del cálculo o de la propiedad que se esté estudiando. Así, por ejemplo, si se trata de determinar la geometría molecular o la energía de disociación, propiedades del estado fundamental de la molécula, es más conveniente emplear la Teoría del Enlace de Valencia. En cambio, si se trata de explicar solo el aspecto energético del enlace covalente, es preferible emplear la Teoría de Orbitales Moleculares. En realidad ambas teorías son incluso complementarias, hasta tal punto que no utilizar ambas supondría limitar las herramientas disponibles para el estudio del enlace.

Teoría del Enlace de Valencia (T.E.V.)

La Teoría del Enlace de Valencia fue la primera teoría, basada en la mecánica cuántica, que se desarrolló para explicar el enlace en las moléculas covalentes. Se puede considerar que expresa el concepto de Lewis del enlace en términos de las funciones de ondas.

En 1927 Heitler y London propusieron un tratamiento mecano-cuántico para la molécula de hidrógeno, que fue posteriormente desarrollado por investigadores como Pauling y Slater, entre otros, esta teoría tiene en cuenta:

  1. El pareamiento de espines electrónicos de ambos átomos.
  2. La máxima interpretación posible de los orbitale atómico.
  3. La producción de una nube electrónica común entre ambos átomos.

Solapamiento Frontal

Si los dos orbitales atómicos se superponen enfrentados por sus extremos. El enlace que se forma en este caso se denomina sigma y la densidad electrónica es máxima entre los núcleos.

En los enlaces covalente sigma pueden ocurrir las siguientes reacciones químicas:

  • Sustitución, donde un átomo es sustituido por otro. Lo reemplaza.
  • Eliminación, donde un átomo se elimina de la molécula. Generalmente en esta reacción se forma un enlace pi.

Solapamiento Lateral

Si los dos orbitales atómicos se superponen paralelamente, de forma que la densidad electrónica sea máxima por encima y por debajo de la línea internuclear. Este enlace se denomina pi(p), y es más débil (su energía de enlace es menor) que el s.

Enlace covalente PI.

Sobre los enlaces pi ocurre la adición, donde se agregan por lo general dos átomos y se forman dos enlaces sigma. En el ejemplo se muestra la adición de un solo átomo: Los enlaces sigma no polares de un átomo saturado son muy poco reactivos y para fines prácticos podemos considerarlos inertes.

Los enlaces sigma no polares que entran a un átomo insaturado son algo más reactivos, por el efecto del enlace pi. Los enlaces sigma polares son reactivos. Los enlaces pi son reactivos.

Referencias

Fuentes