Enlaces químicos

M en C Rafael Govea VillaseñorM en C Rafael Govea Villaseñor
Enlaces QuímicosEnlaces Químicos
UAM-IUAM-I
CINVESTAVCINVESTAV
Versión 2.0
C19
H12
5 Å

¿Qué es un Enlace Químico?¿Qué es un Enlace Químico?
Es la unión que mantiene atados a los átomos en lasEs la unión que mantiene atados a los átomos en las
moléculas o en otras especies químicasmoléculas o en otras especies químicas

¿Qué fuerzas actúan en un Enlace?¿Qué fuerzas actúan en un Enlace?
Fundamentalmente son variantes de laFundamentalmente son variantes de la
fuerza eléctricafuerza eléctrica
Cómo sabes, la fuerza eléctrica es unaCómo sabes, la fuerza eléctrica es una
fuerza de repulsión o atracción entrefuerza de repulsión o atracción entre
cuerpos cargados de electricidadcuerpos cargados de electricidad
+ + -Cargas del mismoCargas del mismo
tipo = Repulsióntipo = Repulsión
Cargas de tipoCargas de tipo
opuesto = atracciónopuesto = atracción

¿Cuáles tipos de Enlaces existen?¿Cuáles tipos de Enlaces existen?
Enlace iónicoEnlace iónico
Enlace covalenteEnlace covalente
Enlace MetálicoEnlace Metálico
Enlace Puente de HidrógenoEnlace Puente de Hidrógeno
Enlace Dipolo-dipoloEnlace Dipolo-dipolo
Fuerzas de Van der WaalsFuerzas de Van der Waals
otrosotros

¿Cómo clasificamos los Enlaces?¿Cómo clasificamos los Enlaces?
Por su fuerza:Por su fuerza:
Fuertes: Iónico, covalente, metálico...Fuertes: Iónico, covalente, metálico...
Débiles: De hidrógeno, Van der Waals, dipolo-dipolo...Débiles: De hidrógeno, Van der Waals, dipolo-dipolo...
Por su polaridad:Por su polaridad:
Enlaces polares: iónico, covalente polar, de hidrógeno...Enlaces polares: iónico, covalente polar, de hidrógeno...
Enlaces no polares: covalente no polar, metálicoEnlaces no polares: covalente no polar, metálico
Por las entidades unidas:Por las entidades unidas:
Enlaces intramoleculares (átomos de la misma molécula)Enlaces intramoleculares (átomos de la misma molécula)
– Enlaces intermoleculares (entre moléculas)Enlaces intermoleculares (entre moléculas)

Tipos de sólidos y enlace químicoTipos de sólidos y enlace químico
El tipo de enlace químico presente determina al sólido que seEl tipo de enlace químico presente determina al sólido que se
conformaconforma de redes de ionesde redes de iones,, de moléculas sueltas unidas porde moléculas sueltas unidas por
enlaces intermoleculares débiles...enlaces intermoleculares débiles...
De redes de átomos unidos por pares de electronesDe redes de átomos unidos por pares de electrones oo sólidossólidos
hechos de iones metálicos en una nube de electroneshechos de iones metálicos en una nube de electrones
deslocalizados.deslocalizados.

¿Qué parte del átomo participa en¿Qué parte del átomo participa en
el Enlace Químico?el Enlace Químico?
Los electrones de la última capa, los cuales se ganan,Los electrones de la última capa, los cuales se ganan,
pierden, comparten o cambian su disposición espacial.pierden, comparten o cambian su disposición espacial.
Los electrones de valencia son losLos electrones de valencia son los
electrones de uniónelectrones de unión ≈≈ # de enlaces# de enlaces

¿Cómo sabemos cuántos enlaces¿Cómo sabemos cuántos enlaces
tiene un átomo?tiene un átomo?
Escribiendo la configuración electrónicaEscribiendo la configuración electrónica
33Li =Li =1s1s22 2s2s11
valencia 1valencia 1
66C =C = 1s1s22 2s2s22
2p2p22
88O =O = 1s1s22 2s2s22
2p2p44
valencia 2 = 8-6valencia 2 = 8-6
5656Ba = [Xe]6Ba = [Xe]6ss22
3535Br = [Ar]Br = [Ar] 4s4s22
3d3d1010 4p4p55

Regla del Octeto, de GN LewisRegla del Octeto, de GN Lewis
Los átomos ganarán, perderán o compartiránLos átomos ganarán, perderán o compartirán
electrones para poseer 8 e- en su última capa,electrones para poseer 8 e- en su última capa,
excepto la uno (con 2 e-)excepto la uno (con 2 e-)
33Li =Li =1s1s22 2s2s11
66C =C = 1s1s22 2s2s22
2p2p22
88O =O = 1s1s22 2s2s22
2p2p44
5656Ba = [Xe]6Ba = [Xe]6ss22
3535Br = [Ar]Br = [Ar] 4s4s22
3d3d1010 4p4p55

Simbología de Lewis (e- deSimbología de Lewis (e- de
valencia)valencia)
Como sólo los e- de la última capa son relevantesComo sólo los e- de la última capa son relevantes
para formar enlaces, Lewis los representó conpara formar enlaces, Lewis los representó con
puntos alrededor del símbolo.puntos alrededor del símbolo.
33Li = [He]Li = [He] 2s2s11
66C = [He]C = [He] 2s2s22
2p2p22
88O = [He]O = [He] 2s2s22
2p2p44
44Be = [He] 2Be = [He] 2ss22
99F = [He]F = [He] 2s2s22
2p2p55
11H =H = 1s1s11
22He =He = 1s1s22
55B = [He] 2B = [He] 2ss22
2p2p11
77N = [He]N = [He] 2s2s22
2p2p33 Escribe laEscribe la
estructuraestructura
de Lewisde Lewis
de éstosde éstos
elementos.elementos.
Envíalos alEnvíalos al
Blog.Blog.

Simbología de Lewis y TablaSimbología de Lewis y Tabla
PeriódicaPeriódica
Los elementos de c/grupo poseen el mismo número deLos elementos de c/grupo poseen el mismo número de
℮ en su última capa de allí su semejanza en‒℮ en su última capa de allí su semejanza en‒
propiedadespropiedades
1 ℮‒
2 ℮‒
2 ó 1 ℮‒2 ó 1 ℮‒
2 ó 12 ó 1
℮‒℮‒
3, 4, 5, 6, 7 u 8 ℮‒3, 4, 5, 6, 7 u 8 ℮‒

¿Qué especies se unen por enlaces¿Qué especies se unen por enlaces
Iónicos?Iónicos?
Los ionesLos iones, éstos fueron átomos o moléculas que ganaron o, éstos fueron átomos o moléculas que ganaron o
perdieron electrones al reaccionar.perdieron electrones al reaccionar.
La transferencia de electrones genera iones positivosLa transferencia de electrones genera iones positivos
(cationes) y negativos (aniones).(cationes) y negativos (aniones).

Ejemplos de ionesEjemplos de iones
Los cationes (Los cationes (caticati- =- = cátodocátodo, -, -onon = partícula= partícula ) tienen) tienen
carga positiva. Por esto se mueven hacia el cátodocarga positiva. Por esto se mueven hacia el cátodo
(electrodo negativo)(electrodo negativo)
Los aniones (Los aniones (aniani- =- = ánodoánodo) tienen carga negativa. Por) tienen carga negativa. Por
esto se mueven hacia el ánodo (electrodo positivo)esto se mueven hacia el ánodo (electrodo positivo)
Na+
, K+
, Ca2+
, Mg2+
, Al3+
, Fe2+
, Fe3+
, NH4
+
, H3
O+
F-
, Cl-
, NO3
-
, MnO4
-
, OH-
, S2-
, CO3
2-
, SO4
2-
, PO4
3-
, N3-

¿Qué es un Enlace Iónico?¿Qué es un Enlace Iónico?
Es la unión química basada en la fuerza de atracción entreEs la unión química basada en la fuerza de atracción entre
iones de carga eléctrica opuestaiones de carga eléctrica opuesta
La fuerza de atracción eléctrica = (qLa fuerza de atracción eléctrica = (q++
) (q) (q--
)/d)/d22
Así cuánto más pequeño es un ión, mayor esAsí cuánto más pequeño es un ión, mayor es
la fuerza del enlace.la fuerza del enlace.
IónIón
sodiosodio
NaNa++
IónIón
clorurocloruro
ClCl--

¿Con cuántos iones se enlaza un¿Con cuántos iones se enlaza un
ión?ión?
Con muchos, por ejemplo en un cristal de NaCl,Con muchos, por ejemplo en un cristal de NaCl,
cada cloruro se enlaza con 6 Nacada cloruro se enlaza con 6 Na++
aniónanión
clorurocloruro
ClCl--
catióncatión
sodiosodio
NaNa++

¿Qué propiedades tienen las¿Qué propiedades tienen las
sustancias iónicas?sustancias iónicas?
Tienen alto punto de fusión (300° a 1000°C)Tienen alto punto de fusión (300° a 1000°C)
Son sólidos duros (resisten el rayado)Son sólidos duros (resisten el rayado)
Son sólidos frágiles (se rompen al golpe)Son sólidos frágiles (se rompen al golpe)
Como sólidos son aislantes y fundidos o disueltosComo sólidos son aislantes y fundidos o disueltos
conducen la electricidadconducen la electricidad
Cristal de NaCl, halitaCristal de NaCl, halita
Noten laNoten la
formaforma
cúbica delcúbica del
cristal decristal de
NaNa++
ClCl--

¿Cómo se disuelven las sustancias¿Cómo se disuelven las sustancias
iónicas?iónicas?
Las moléculas de agua se acercan a los iones con suLas moléculas de agua se acercan a los iones con su
polo opuesto envolviéndolos y arrancándolos delpolo opuesto envolviéndolos y arrancándolos del
cristalcristal

¿Qué especies se unen por enlaces¿Qué especies se unen por enlaces
Covalentes?Covalentes?
Los átomosLos átomos
La compartición de parejas de electrones atraídas porLa compartición de parejas de electrones atraídas por
sendos núcleos une a los átomossendos núcleos une a los átomos
http://www.coasttocoastam.com/photo/view/molecule_anatomy_imaged_for_first_time/4http://www.coasttocoastam.com/photo/view/molecule_anatomy_imaged_for_first_time/4
07430743
Imagen alImagen al
microscopio demicroscopio de
fuerza atómicafuerza atómica
Modelo delModelo del
pentacenopentaceno
CC2222HH1414

¿Cuáles ℮‒ se comparten en un¿Cuáles ℮‒ se comparten en un
enlace covalente?enlace covalente?
Los electrones de valencia (los del último nivel)Los electrones de valencia (los del último nivel)
Los 2 átomos de hidrógeno tienen 1 ℮ , si lo comparten,‒Los 2 átomos de hidrógeno tienen 1 ℮ , si lo comparten,‒
ambos tendrán llena su 1ambos tendrán llena su 1aa
capa y serán más estables. Locapa y serán más estables. Lo
que se representa con un guión:que se representa con un guión:
H-HH-H

Los enlaces covalentes son paresLos enlaces covalentes son pares
de ℮‒de ℮‒
Los 2 átomos de O tienen 6 ℮ , si comparten 2, ambos‒Los 2 átomos de O tienen 6 ℮ , si comparten 2, ambos‒
tendrán llena la última capa con 8 ℮ y serán más‒tendrán llena la última capa con 8 ℮ y serán más‒
estables como molécula diatómica.estables como molécula diatómica. En el COEn el CO22, el C tiene 4, el C tiene 4
℮ , si presta 2 a c/Oxígeno, entonces los O tendrán 8 e-‒℮ , si presta 2 a c/Oxígeno, entonces los O tendrán 8 e-‒
igual que el carbono.igual que el carbono. Noten 2 enlaces entre O=O, C=O y 3Noten 2 enlaces entre O=O, C=O y 3
entre N≡Nentre N≡N

¿Qué propiedades tienen las¿Qué propiedades tienen las
sustancias moleculares covalentes?sustancias moleculares covalentes?
Tienen bajo punto de fusión y de ebulliciónTienen bajo punto de fusión y de ebullición
Son sólidos, líquidos o gasesSon sólidos, líquidos o gases
No conducen la electricidadNo conducen la electricidad
Tienen solubilidad variable en aguaTienen solubilidad variable en agua

¿Qué propiedades tienen los¿Qué propiedades tienen los
cristales covalentes?cristales covalentes?
Son sólidos cristalinosSon sólidos cristalinos
Tienen puntos de fusión altosTienen puntos de fusión altos
No conducen la electricidadNo conducen la electricidad
Son insolubles en aguaSon insolubles en agua
grafitografito diamantediamante

¿Cuáles clases de enlaces¿Cuáles clases de enlaces
covalentes hay?covalentes hay?
Covalente Polar, cuando losCovalente Polar, cuando los
átomos perteneciendo aátomos perteneciendo a
diferentes elementos condiferentes elementos con
distinta electronegatividaddistinta electronegatividad
forman polos de cargasforman polos de cargas
parciales opuestasparciales opuestas
Covalente No Polar, cuandoCovalente No Polar, cuando
los átomos pertenecen allos átomos pertenecen al
mismo elemento (mismamismo elemento (misma
electronegatividad)electronegatividad)
ÁtomoÁtomo
abusivoabusivo
Ingenuo átomo dejadoIngenuo átomo dejado
Átomos compartidosÁtomos compartidos
δ -δ -
δ +δ +

Enlace covalente PolarEnlace covalente Polar
Los 2 ℮ del enlace ocupan un orbital molecular que es más‒Los 2 ℮ del enlace ocupan un orbital molecular que es más‒
grande alrededor del átomo electronegativo. De allí que haya unagrande alrededor del átomo electronegativo. De allí que haya una
carga parcial negativacarga parcial negativa δ –δ – del lado del F y unadel lado del F y una δ +δ + en el H.en el H.

Enlace covalente Polar, reglasEnlace covalente Polar, reglas
A mayor momento dipolar ¿cómo es la longitud delA mayor momento dipolar ¿cómo es la longitud del
enlace?enlace?

¿Hay otro tipo de enlace¿Hay otro tipo de enlace
covalente?covalente?
Si, pero sólo por su origen, elSi, pero sólo por su origen, el enlace covalenteenlace covalente
dativodativo consiste en un par de ℮– dado por un átomoconsiste en un par de ℮– dado por un átomo
a compartir en el orbital vacío de otro átomoa compartir en el orbital vacío de otro átomo..
Una vez formado, elUna vez formado, el enlace covalente dativo,enlace covalente dativo, eses
equivalente a cualquier enlace covalenteequivalente a cualquier enlace covalente..
Par de ℮‒
cedido para
formar el
enlace

¿Qué es el enlace metálico?¿Qué es el enlace metálico?
Es un enlace intermolecular que mantiene unidas a lasEs un enlace intermolecular que mantiene unidas a las
moléculas monoatómicas de los metales. Los electronesmoléculas monoatómicas de los metales. Los electrones
externos se deslocalizan formando una nube de e-externos se deslocalizan formando una nube de e-
móviles que mantiene unidos a los iónes metálicosmóviles que mantiene unidos a los iónes metálicos
De allí queDe allí que
los metaleslos metales
brillen,brillen,
seansean
maleables,maleables,
buenosbuenos
cconductoresonductores
dede
electricidadelectricidad
y calory calor

Otra visión del enlaceOtra visión del enlace
metálicometálico
Los orbitales atómicos de los metales se traslapan en unLos orbitales atómicos de los metales se traslapan en un
gigantesco orbital molecular. Los ℮– externos ocupangigantesco orbital molecular. Los ℮– externos ocupan
una banda de conducción que permite su movimientouna banda de conducción que permite su movimiento
De allí que los metales brillen, sean maleables y buenosDe allí que los metales brillen, sean maleables y buenos
cconductores de electricidad y caloronductores de electricidad y calor

¿Qué tipo de enlaces unen a¿Qué tipo de enlaces unen a
los átomos? Triángulo de vanlos átomos? Triángulo de van
ArkelArkel
Promedio de la electronegatividadPromedio de la electronegatividad
E. iónicoE. iónico
E. covalenteE. covalenteE. metálicoE. metálico
11 22 33 44
Structure, Bonding & Material Type http ://www.meta-Structure, Bonding & Material Type http ://www.meta-
synthesis.com/webbook/38_binary/binary.phpsynthesis.com/webbook/38_binary/binary.php
00
11
22
33Δ Electro-Δ Electro-
negatividadnegatividad
% iónico% iónico
% covalente% covalente
9292
7575
5050
2525
00
88
2525
5050
7575
100100

¿Qué tipo de enlaces unen a¿Qué tipo de enlaces unen a
los átomos?los átomos?
Structure, Bonding & Material Type http ://www.meta-Structure, Bonding & Material Type http ://www.meta-
synthesis.com/webbook/38_binary/binary.phpsynthesis.com/webbook/38_binary/binary.php
Depende de la ∆ y el promedio de electronegatividad entre los átomosDepende de la ∆ y el promedio de electronegatividad entre los átomos
CsCs FF22
El másEl más
metálicometálico
El másEl más
covalentecovalente
El másEl más
iónicoiónico

Hibridaciones y forma de lasHibridaciones y forma de las
moléculas del aguamoléculas del agua
La configuración delLa configuración del 88O 1sO 1s22
2s2s22
2p2p44
permite explicar la forma de lapermite explicar la forma de la
molécula del agua y sus extraordinarias propiedades.molécula del agua y sus extraordinarias propiedades.
Los 4 ℮ en orbitales «p» se acomodan así:‒Los 4 ℮ en orbitales «p» se acomodan así:‒
88O 1s 2s 2pO 1s 2s 2pxx 2p2pyy 2p2pzz
Cuando le damos energía el O seCuando le damos energía el O se
activa y los 4 orbitales de la capaactiva y los 4 orbitales de la capa
2 se mezclan formando 4 orbitales2 se mezclan formando 4 orbitales
equivalentes sp3. dos con 1 sóloequivalentes sp3. dos con 1 sólo
℮ y 2 un par de ℮‒ ‒℮ y 2 un par de ℮‒ ‒

Hibridaciones y forma de lasHibridaciones y forma de las
moléculas del aguamoléculas del agua
Así se forma una molécula con los dos enlaces O-H a 120°Así se forma una molécula con los dos enlaces O-H a 120°

Enlace Puente de HidrógenoEnlace Puente de Hidrógeno
Cuando un hidrógeno estáCuando un hidrógeno está
unido covalentemente a ununido covalentemente a un
átomo muy electronegativoátomo muy electronegativo
como el O, N y F aparececomo el O, N y F aparece
una atracción eléctricauna atracción eléctrica
débil entre el H δ + y otrodébil entre el H δ + y otro
átomo electronegativoátomo electronegativo
alineado y cercano.alineado y cercano.
El puente de hidrógeno seEl puente de hidrógeno se
representa con una línearepresenta con una línea
punteadapunteada

Fuerzas de van der WaalsFuerzas de van der Waals
Las fuerzas de van der Waals son un enlace intermolecularLas fuerzas de van der Waals son un enlace intermolecular
débil que resulta de la formación transitoria de dipolosdébil que resulta de la formación transitoria de dipolos
inducidos.inducidos.
Las fuerzas son muy pequeñas y sólo actúan a distanciasLas fuerzas son muy pequeñas y sólo actúan a distancias
muy cortasmuy cortas

Inducción de carga eléctricaInducción de carga eléctrica
La inducción de carga es un fenómeno estudiado por laLa inducción de carga es un fenómeno estudiado por la
electrostática. Cuando un cuerpo cargado «-» se acerca aelectrostática. Cuando un cuerpo cargado «-» se acerca a
otro metálico neutro, los ℮− libres son repelidos formandootro metálico neutro, los ℮− libres son repelidos formando
un polo de electricidad opuesta que genera una débilun polo de electricidad opuesta que genera una débil
fuerza de atracción.fuerza de atracción.

Relevancia de van der waalsRelevancia de van der waals
La atracción entre dipolos efímeros e inducidos es muyLa atracción entre dipolos efímeros e inducidos es muy
importante para la formación de agregados molecularesimportante para la formación de agregados moleculares

No es lo fuerte sino lo tupidoNo es lo fuerte sino lo tupido
Los cojinetes plantares del geckoLos cojinetes plantares del gecko
tienen fibras microscópicas que setienen fibras microscópicas que se
subdividen a dimensiónessubdividen a dimensiónes
nanoscópicas que permitennanoscópicas que permiten
infinidad de interaccionesinfinidad de interacciones
cercanas con la superficie delcercanas con la superficie del
vidrio. Las fuerzas de van dervidrio. Las fuerzas de van der
Waals así producidas hace que elWaals así producidas hace que el
gecko no caigagecko no caiga

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