Este documento describe los diferentes tipos de enlaces químicos, con un enfoque en el enlace iónico y el enlace metálico. Explica que el enlace iónico implica la transferencia de electrones entre un metal y un no metal, formando iones positivos y negativos unidos por fuerzas electrostáticas. El enlace metálico ocurre entre átomos metálicos que comparten electrones de valencia, formando una red cristalina compacta. También discute las propiedades de los compuestos iónicos y sustancias metá

1. TEMA 3.- ENLACE IÓNICO Y METÁLICO
1. CONCEPTO DE ENLACE QUÍMICO:
Los gases nobles presentan gran estabilidad química y se encuentran en la
naturaleza como átomos aislados.
La mayoría de las especies químicas son agrupaciones de átomos unidos entre
sí formando estructuras más complejas (moléculas o redes cristalinas) que son
más estables que los átomos separados.
Se denomina ENLACE QUÍMICO al conjunto de fuerzas que mantienen unidos
los átomos.
ENERGÍA Y DISTANCIA DE ENLACE
Se produce un enlace entre dos átomos porque se establecen fuerzas
electrostáticas, las cuales implican atracciones y repulsiones entre los
electrones y los núcleos de ambos átomos.
El enlace se forma cuando se llega a una situación de MÍNIMA ENERGÍA o
máxima estabilidad.
TIPOS DE ENLACE
– ENLACE IÓNICO: Se caracterizan por la transferencia de electrones de un
metal hacia un no metal.
– ENLACE COVALENTE: Se caracterizan por la compartición de electrones
entre átomos de elementos no metálicos.
– ENLACE METÁLICO: Los átomos se desprenden de los electrones más
débilmente ligados formando una nube electrónica y está formado por la
unión entre metales.

2. 2. ENLACE IÓNICO:
En un ENLACE IÓNICO se produce una transferencia total de electrones
desde un átomo al otro formándose los iones que quedan unidos mediante
fuerzas electrostáticas.
La formación de compuestos iónicos tendrá lugar preferentemente entre
átomos cuyo potencial de ionización sea bajo (METALES) y átomos de afinidad
electrónica elevada (NO METALES).
El metal pierde uno o varios electrones y el no metal los captura resultando
iones positivos y negativos que se mantienen unidos por atracciones
electrostáticas.
Se produce entre átomos que difieren mucho en su electronegatividad:
METALES y NO METALES.
Los electrones se transfieren de manera que los átomos adquieran la
configuración del gas noble más cercano.
Los METALES se caracterizan por perder electrones y tener bajas energías de
ionización. Son elementos electropositivos (baja electronegatividad).
Los NO METALES ganan electrones y tienen elevadas afinidades electrónicas.
Son elementos electronegativos.
COMPUESTOS IÓNICOS
BINARIOS (2 elementos)
– Combinación de iones monoatómicos.
– Ej.: MgCl2, Na2O y KBr.
TERNARIOS (3 elementos)
– Combinación de iones poliatómicos y monoatómico.
– Ej.: Na2SO4, KNO3 y NH4Cl.
– Entre el catión y el anión existe enlace iónico pero entre los átomos del
ion poliatómico existe enlace covalente.
Las sustancias iónicas son todas SÓLIDAS a temperatura ambiente.
Los iones se disponen en los nudos de una red cristalina, de manera que cada
ion está rodeado por un grupo de iones vecinos de carga opuesta.

3. Los iones que forman un compuesto iónico se ordenan internamente en una
estructura geométrica perfectamente definida y forman una RED
CRISTALINA.
La DIFRACCIÓN DE RAYOS X se emplea para conocer la estructura cristalina
de los compuestos iónicos.
Los iones en los compuestos iónicos se ordenan regularmente en el espacio de
la manera más compacta posible.
Cada ion se rodea de iones de signo contrario dando lugar a celdas o unidades
que se repiten (CELDILLA UNIDAD) en las tres direcciones del espacio.
El ÍNDICE DE COORDINACIÓN es el número de iones de un signo que
rodean a un ion de signo opuesto.
El índice de coordinación y el tipo de estructura geométrica en que cristaliza un
compuesto iónico depende de:
– TAMAÑO DE LOS IONES: el valor de los radios determinará las distancias
de equilibrio entre ellos.
– CARGA DE LOS IONES: los iones se agrupan de forma que se mantenga
la electroneutralidad del cristal.
ESTRUCTURA DE NaCl: Red cúbica centrada en las caras. Índice de
coordinación: 6.
ESTRUCTURA DE CsCl: Red cúbica centrada en el cuerpo. Índice de
coordinación: 8.
ESTRUCTURA DE FLUORITA (CaF2): Red cúbica centrada en las caras (para el
catión). Índice de coordinación 8 para el ion Ca2+
y 4 para el ion F-
.
ESTRUCTURA DE BLENDA DE CINC (ZnS): Red cúbica centrada en las caras
(para el anión). Índice de coordinación: 4.

4. ASPECTOS ENERGÉTICOS DEL ENLACE IÓNICO
El proceso previo en la formación de compuestos iónicos es la ionización de los
átomos para formar aniones y cationes:
Na (g) + Eioniz. Na→ +
(g) + e-
Cl (g) + e-
Cl→ -
(g) + EAE
Una vez formado los iones no se forman moléculas sino un retículo cristalino
en estado sólido.
En este proceso se produce un gran desprendimiento de energía (ENERGÍA
RETICULAR) que hace muy favorable la formación de compuestos iónicos.
La ENERGÍA RETICULAR o ENERGÍA DE RED (U) es la energía que se libera
cuando un mol de iones positivos y negativos, en estado gaseoso, pasan desde
una distancia infinita a las posiciones que adoptan en el cristal en estado
sólido.
Na (g) + Eioniz. Na→ +
(g) + e-
Cl (g) + e-
Cl→ -
(g) + EAE
Na+
(g) + Cl-
(g) NaCl (s) + U→ NaCl
Na (g) + Cl (g) NaCl (s),→ DE < 0
El proceso es energéticamente muy favorable.
CÁLCULO DE LA ENERGÍA DE RED (ECUACIÓN DE BORN)
Para calcular la energía de red, debemos tener en cuenta que los iones son
partículas cargadas separadas por una determinada distancia.
En el cristal, cada ion está sometido a una serie de repulsiones y atracciones
que dependerán de cómo se coloquen los distintos iones en la red. Este efecto
se recoge en un factor denominado CONSTANTE DE MADELUNG (A).
Los electrones de un ion interaccionan con los iones vecinos provocando un
efecto repulsivo. Este efecto se recoge en un factor de COMPRESIBILIDAD o
COEFICIENTE DE BORN, n.

5. La energía reticular de un mol de compuesto iónico se expresa como:
Constante eléctrica de Coulomb, k = 9·109
N·m2
/C2
Número de Avogadro, NA = 6,022·1023
Constante de Madelung, A
Z+ y Z-: carga del catión y del anión, respectivamente.
Carga del electrón, e = 1,6·10-19
C
Distancia de enlace, d0
CÁLCULO DE LA ENERGÍA DE RED (CICLO DE BORN-HABER)
En muchos casos, el cálculo directo de la energía de red mediante la expresión
de Born resulta imposible por no disponer de todos los datos necesarios.
Cuando esto sucede, se recurre al CICLO DE BORN-HABER.
El ciclo de Born-Haber se basa en la hipótesis de que un compuesto iónico
puede tener lugar por dos caminos diferentes: por combinación directa de los
elementos o por un proceso en etapas.
PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS IÓNICOS
Son sólidos a temperatura ambiente.
Tienen puntos de fusión y ebullición elevados, ya que para fundirlos es
necesario romper la red cristalina tan estable por la cantidad de atracciones
electrostáticas entre iones de distinto signo.
Tienen gran dureza. La dureza mide la resistencia a ser rayado. Así, para rayar
un cristal iónico, hay que romper la red cristalina, lo que requiere una fuerza
que venza la atracción electrostática. Una sustancia iónica será tanto más dura
cuanto mayor sea su energía reticular.
U = - k ·
N · A · Z+
· Z-
· e2
do
1 -
1
n

6. Son frágiles. La fragilidad valora la resistencia a los golpes. Los cristales iónicos
son frágiles, poco resistentes a los golpes; un pequeño desplazamiento de las
partículas provoca fuerzas de repulsión entre los iones del mismo signo, lo que
produce una fragmentación irreversible.
Conductividad en estado disuelto o fundido: Los iones que constituyen tienen
suficiente movilidad para poder desplazarse dentro de un campo eléctrico.
En estado sólido no conducen la electricidad: la estructura rígida de los
compuestos iónicos impide cualquier movilidad de sus iones.
3. ENLACE METÁLICO:
El enlace metálico se establece cuando se combinan átomos de elementos
metálicos entre sí.
Los elementos unidos por este enlace deberán reunir estas condiciones:
– Baja energía de ionización: para que los electrones puedan liberarse
fácilmente.
– Orbitales de valencia vacíos: para que los electrones puedan moverse
con facilidad.
Las densidades de los metales son bastante elevadas, por lo general, debido a
que sus átomos se agrupan de forma muy cercana unos con otros, con lo que
se producen estructuras muy compactas en forma de redes tridimensionales.
RED CÚBICA CENTRADA EN EL CUERPO
Índice de coordinación 8.
Ej.: Li, Na, K.
RED CÚBICA COMPACTA
Índice de coordinación 12
Ej.: Ca, Sr, Al.
RED HEXAGONAL COMPACTA
Índice de coordinación 12
Ej.: Be, Mg, Zn.

7. 4. TEORÍAS DEL ENLACE METÁLICO:
TEORÍA DEL GAS ELECTRÓNICO
En 1900, Drude desarrolló un modelo de enlace, basado en las propiedades
físicas de los metales, según el cual los átomos de los metales se empaquetan
de forma que dejen espacios vacíos entre sí por los que circulan libremente los
electrones de valencia.
Este modelo considera a los metales como si estuvieran formados por una
aglomeración de iones positivos sumergida en un mar de electrones en el que
todos cumplen con el principio de exclusión de Pauli.
Los electrones en los metales están deslocalizados en la red cristalina.
TEORÍA DE BANDAS DE ENERGÍA
La aplicación de la teoría de orbitales moleculares al enlace metálico conduce
al concepto de bandas de energía.
Este modelo supone que al ser muy compacta la red metálica, los átomos que
la forman están muy próximos entre sí, de manera que sus orbitales atómicos
de valencia se combinan dando lugar a un conjunto de orbitales moleculares
muy próximos en energía que constituyen lo que se denomina banda de
energía.

8. 5. PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS METÁLICAS:
En general, todos son sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio que
es líquido.
Tienen, en general, altos puntos de fusión y ebullición aunque varían
notablemente: el galio funde a 30 ºC y el wolframio a 3410 ºC.
Son maleables y dúctiles debido a que el enlace metálico no tiene una
dirección determinada. Si se distorsiona la estructura de electrones vuelven a
estabilizarla interponiéndose entre los cationes.
Son buenos conductores de la electricidad debido a que en sus estructuras los
electrones tienen gran facilidad de movimiento.
Son buenos conductores del calor debido a la compacidad de los átomos que
hace que las vibraciones en unos se transmitan con facilidad a los de al lado.
Tienen facilidad para emitir electrones: pueden emitir electrones cuando
reciben energía en forma de calor o en forma de luz.
Tienen un brillo característico debido a la gran cantidad de niveles muy
próximos de energía que hace que prácticamente absorban energía de
cualquier longitud de onda que inmediatamente emiten.