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Colegio El Valle Sanchinarro Dpto. Ciencias Asignatura: F y Q. 3º ESO Ficha teórica Enlace químico Revisado:09/08/2017 Páginas: 1/4 El enlace químico Comencemos anotando una observación, un fenómeno natural que observamos constantemente: la materia permanece unida, no se dispersa con facilidad, de lo contrario con soplar cualquier materia volaría como los vilanos que arrastran las semillas de algunas plantas. Un hecho natural y experimental directamente relacionada con una idea teórica Idea experimental) Solo unos pocos átomos son tan estables que no reaccionan con ningún otro átomo, de manera que en la naturaleza se encuentran en estado atómico, es decir, como átomos independientes. Son los gases nobles. En el laboratorio cuesta mucho hacerlos reaccionar, se necesitan condiciones extraordinarias. Idea teórica) Es una idea teórica, se obtiene a partir de los modelos y expresiones teóricas apoyadas en expresiones matemáticas y modelos físicos, nos referimos a la teoría atómica y concretamente a la representación simbólica de la distribución de los electrones, es decir, las configuraciones electrónicas. Nuestra teoría atómica nos lleva a la conclusión de que todos estos átomos tan estables tienen su último nivel energético completo, cerrado, es decir, lleno de electrones. Deducciones a partir de estas dos ideas El resto de elementos, los que no permanecen aislados, sin reaccionar, no tienen sus niveles energéticos cerrados, por tanto no son tan estables. Estos elementos menos estables tienden a la estabilidad de forma natural, y para ello no tienen más opción que combinarse con otros elementos. Esta tendencia experimental se traduce, en el plano teórico, en una tendencia a completar los niveles energéticos finales de su configuración electrónica. De este modo, sin necesidad de realizar experimentos, somos capaces de predecir el comportamiento de los elementos estudiando teóricamente sus configuraciones electrónicas. Por otra parte, recordemos que el enlace consiste en la puesta en común de la densidad electrónica, es decir, de los electrones que se encuentran en los niveles energéticos más externos, los que no están completos. Una vez entendido el significado de las configuraciones electrónicas y de la tabla periódica, podemos comprender las teorías que han ido surgiendo a lo largo del tiempo para justificar el enlace entre los átomos. Uno de los científicos que propusieron una teoría fue Lewis. Colegio El Valle Sanchinarro Dpto. Ciencias Asignatura: F y Q. 3º ESO Ficha teórica Enlace químico Revisado:09/08/2017 Páginas: 2/4 MODELO QUE EMPLEAREMOS PARA JUSTIFICAR LA FORMACIÓN DE ENLACES QUÍMICOS Justificaremos la formación de enlaces químicos con el modelo de capas electrónicas, a que dio lugar la teoría atómica de Bohr. Emplearemos constantemente, como modelo de distribución de los electrones en los átomos, la configuración electrónica. Un enlace químico es una relación que se establece entre dos átomos como resultado (o consecuencia) de la interacción (electromagnética) entre los electrones de las capas (zonas) más externas de cada uno de los átomos. El enlace químico solo ocurre cuando la relación entre estos átomos es favorable, es decir, si el resultado de la unión es más estable que la situación en que se encontraban separados. Teóricamente, justificamos la formación del enlace químico con la idea de que los átomos implicados ceden, captan o comparten(o una combinación de las tres posibilidades) electrones de sus capas más externas, a las que se las llama también capas de enlace o de valencia. En todos los casos, la intención de los átomos es cerrar su capa de valencia y acercarse a la estabilidad del gas noble. Por otra parte, hemos de tener claras dos ideas: MANTENIÉNDOSE AISLADO 1- Cualquier átomo es más estable neutro que (su ión) cargado. 2- Cualquier átomo es más estable neutro que compartiendo electrones. Por ello es necesaria una cierta E para que un átomo aislado y neutro pase, bien a ser un ión aislado (tomando o cediendo electrones), bien a ser un átomo aislado que comparte electrones. De nuevo, las ideas teóricas nos ayudan a entender mejor lo que ocurre La idea de pensar en situaciones en que los átomos están aislados es puramente teórica, y la empleamos porque nos resulta práctico, pues nos permite imaginar el enlace como un proceso con una secuencia más comprensible. Pensemos en el ejemplo de formación de un ión. 1º) Átomo aislado neutro 2º) Aplicamos energía 3º) El átomo aislado neutro pasa a un estado menos estable como ión aislado. (Este proceso ocurre tanto para la formación del catión como para la formación del anión). Siendo ciertas las dos ideas anteriores y sabiendo que todos los átomos tienden a la mínima energía o máxima estabilidad, nos preguntamos: ¿por qué los átomos toman cierta energía para transformarse en iones si pasan a ser menos estables? No olvidemos que la naturaleza no entiende de ideas teóricas, y esos pasos que ideamos para entender los procesos no son reales. Lo que ocurre es un proceso global favorecido porque las sustancias finales son más estables que las iniciales. Dando un paso más en el desarrollo de nuestras ideas teóricas por pasos o etapas, podríamos decir que los iones de carga contraria formados se unen inmediatamente y establecen un enlace formando una sustancia nueva que es más estable que los átomos por separado. Si no consiguieran un estado de menor energía la reacción química con la formación del enlace no tendría lugar. Colegio El Valle Sanchinarro Dpto. Ciencias Asignatura: F y Q. 3º ESO Ficha teórica Enlace químico Revisado:09/08/2017 Páginas: 3/4 Podemos observarlo en representación gráfica: átomo aislado cargado o ión Energía/Julios átomo aislado neutro átomo enlazado tiempo/minutos La energía necesaria para la formación de iones Cuando un átomo neutro cede o toma electrones se transforma en un átomo cargado o ión: si ha cedido electrones queda cargado positivamente y lo llamamos catión; si ha tomado electrones queda cargado negativamente y lo llamamos anión. Un ión, por tanto, puede ser anión o catión. Llamamos potencial iónico, E de ionización o potencial de ionización, I, a la energía necesaria para que el átomo ceda un electrón y se transforme en un catión. Hablamos de primer potencial de ionización, segundo potencial de ionización, etc., según el átomo ceda uno dos o más electrones. Llamamos afinidad electrónica, A, a la energía necesaria para que un átomo neutro pase a ser un anión, es decir la energía que necesita para captar un electrón. En el gráfico anterior, donde se representa la energía frente al tiempo en que transcurre el proceso, la E será afinidad electrónica si estudiamos el paso a anión y se tratará de potencial iónico si nos ocupamos del paso de átomo a catión. Algunas ideas fundamentales sobre el enlace químico 1) Es necesaria cierta cantidad de E para que un átomo aislado y neutro pase, bien a ser un ión “aislado” (tomando o cediendo electrones), bien a ser un átomo “aislado” que comparte electrones. 2) Los átomos se unen entre sí o establecen enlaces químicos (reaccionan) para conseguir mayor estabilidad que cuando se encontraban aislados; si no lo consiguen no reaccionan, no se unen.) 3) Según el modelo que empleamos, la tendencia a unirse o a reaccionar de un átomo dependen de lo cercano que se encuentre a cerrar su capa de valencia. Colegio El Valle Sanchinarro Dpto. Ciencias Asignatura: F y Q. 3º ESO Ficha teórica Enlace químico Revisado:09/08/2017 Páginas: 4/4 4) Las capas cerradas son más estables, es decir, sus electrones se encuentran más estables y les cuesta más energía salir de su capa; al contrario las capas no cerradas, es decir, la capa de valencia. 5) La capa de valencia es el conjunto de orbitales (a veces de más de un nivel de energía) más externos de un átomo que no forma una capa cerrada, y por tanto sus electrones se pueden mover más fácilmente que en una capa cerrada. 6) Las uniones entre átomos se deben a la interacción (mezcla, combinación) de los electrones de las capas de valencia de los átomos que se unen. A los electrones implicados en el enlace se les llama electrones de enlace o enlazantes, y siempre van como pares: “pares de electrones enlazantes”. 7) El modo en que se mezclan o solapan átomos depende de los electrones que les quedan para cerrar sus capas de valencia a los átomos implicados. 8) al número de electrones que debe tomar, ceder o compartir para completar su capa de valencia. 9) Se define valencia de un átomo de un elemento o valencia de un elemento como la capacidad que tiene un átomo para combinarse con otros átomos. La valencia de un átomo se expresa con un número que viene dado por la cantidad de electrones que el átomo es capaz de perder (electrovalencia positiva), ganar (electrovalencia negativa) o compartir( covalencia) con el fin de adquirir una estructura estable. 10)Las uniones, ya sean entre átomos o entre moléculas, se deben a interacciones entre cargas eléctricas de signo contrario. 11)Cristal es toda estructura atómica o molecular ordenada, es decir, cuya estructura consiste en una unidad básica ordenada geométricamente que se repite un número enorme de veces. 12)Existen enlaces entre átomos y entre grupos de átomos o moléculas. Una molécula se forma cuando los enlaces entre los átomos que la forman son mucho más fuertes que los enlaces que se establecen entre las moléculas. Como final recogemos un fragmento del tema del enlace químico que para segundo de bachillerato ofrece el IES Sierra de San Quilez en Binefar por su claridad y elegancia.