Este documento trata sobre los diferentes tipos de enlace químico, incluyendo el enlace iónico y el enlace metálico. Explica que el enlace iónico implica la transferencia de electrones entre átomos, formando iones que se unen por atracción electrostática. Los compuestos iónicos forman redes cristalinas y son sólidos con alta temperatura de fusión. El enlace metálico implica la compartición de electrones entre átomos metálicos, formando una estructura de banda de energía que da como resultado

1. TEMA 3.-
ENLACE IÓNICO Y METÁLICO

2. 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 agrupados 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.

3. 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.
ENERGÍA Y DISTANCIA DE ENLACE
El enlace se forma cuando se
llega a una situación de
MÍNIMA ENERGÍA o máxima
estabilidad.

4. TIPOS DE ENLACE
TIPOS DE
ENLACE
ENLACE
IÓNICO
ENLACE
COVALENTE
ENLACE
METÁLICO
se caracterizan
por
TRANSFERENCIA
DE ELECTRONES
LIBERACIÓN
DE ELECTRONES
COMPARTICIÓN
DE ELECTRONES
unión
entre
METALES
+
NO METALES
NO METALES
+
NO METALES
ÁTOMOS DE
METALES

5. 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.

6. 2. ENLACE IÓNICO
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.
METALES:
✗
Pierden electrones.
✗
Tienen bajas energías de
ionización y son elementos
electropositivos (baja EN).
NO METALES:
✗
Ganan electrones.
✗
Tienen alta afinidad
electrónica y son
elementos electronegativos.

7. BINARIOS (2 elementos)
• Combinación de iones monoatómicos.
• Ej.: MgCl2
, Na2
O y KBr.
TERNARIOS (3 elementos)
• Combinación de iones poliatómicos y monoatómico.
• Ej.: Na2
SO4
, KNO3
y NH4
Cl.
– Entre catión y anión ENLACE IÓNICO
– Entre atómicos del ion poliatómico ENLACE COVALENTE
COMPUESTOS IÓNICOS

8. 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.
COMPUESTOS IÓNICOS

9. Los iones que forman un compuesto iónico se ordenan internamente 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.
COMPUESTOS IÓNICOS

10. 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.
COMPUESTOS IÓNICOS

11. 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.
COMPUESTOS IÓNICOS

12. TIPOS DE ESTRUCTURAS
Estructura de NaCl
RED CÚBICA CENTRADA EN LAS CARAS
I.C. (Na+
,Cl-
) = (6,6)
Estructura de CsCl
RED CÚBICA CENTRADA EN EL CUERPO
I.C. (Cs+
,Cl-
) = (8,8)

13. TIPOS DE ESTRUCTURAS
Estructura de FLUORITA (CaF2
)
RED CÚBICA CENTRADA EN LAS CARAS
(para el catión)
I.C. (Ca2+
,F-
) = (8,4)
Estructura de BLENDA DE CINC (ZnS)
RED CÚBICA CENTRADA EN LAS CARAS
(para el anión)
I.C. (Zn2+
,S2-
) = (4,4)

14. El proceso previo en la formación de compuestos iónicos es la ionización
de los átomos para formar aniones y cationes.
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.
ASPECTOS ENERGÉTICOS DEL ENLACE IÓNICO
Na (g) + Eioniz
Na+
(g) + e-
Cl (g) + e-
Cl-
(g) + EAE

15. 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.
ASPECTOS ENERGÉTICOS DEL ENLACE IÓNICO
Na (g) + Eioniz
Na+
(g) + e-
Cl (g) + e-
Cl-
(g) + EAE
Na+
(g) + Cl-
(g) NaCl (s) + UNaCl
Na (g) + Cl (g) NaCl (s), DE < 0
Proceso energéticamente muy favorable.

16. 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.
CÁLCULO DE LA ENERGÍA DE RED ECUACIÓN DE BORN

17. La energía reticular en un mol de compuesto iónico se expresa como:
CÁLCULO DE LA ENERGÍA DE RED ECUACIÓN DE BORN
U = - k ·
N · A · Z+
· Z-
· e2
do
1 -
1
n
ECUACIÓN DE
BORN
Constante eléctrica de Coulomb (k): k = 9·109
N · m2
/ C2
Número de Avogadro (N): N = 6,022·1023
Constante de Madelung (A)
Z+
y Z-
: carga del catión y del anión, respectivamente
Carga del electrón (e): e = 1,6·10-19
C
Distancia de enlace (do
)

18. 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: Na (s) + ½ Cl2
(g) NaCl (s)
– Por un proceso en etapas.
CÁLCULO DE LA ENERGÍA DE RED CICLO DE BORN-HABER

19. 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: Na (s) + ½ Cl2
(g) NaCl (s)
– Por un proceso en etapas.
CÁLCULO DE LA ENERGÍA DE RED CICLO DE BORN-HABER
Na (s) + ½ Cl2
(g) NaCl (s)
Na (g) Cl (g)
Na+
(g) + Cl-
(g)
DHFORM.
U
ESUBLIM.
EIONIZ.
EAFIN.
½ EDISOC.

20. Son SÓLIDOS a temperatura ambiente.
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.
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.
PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS IÓNICOS

21. 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 lo
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.
PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS IÓNICOS

22. 3. ENLACE METÁLICO
El ENLACE METÁLICO se establece cuando se combinan áomos 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.

23. 3. ENLACE METÁLICO
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.

24. TIPOS DE ESTRUCTURAS
RED CÚBICA CENTRADA EN EL CUERPO
I.C. = 8
Ej.: Li, Na, K
RED CÚBICA COMPACTA
I.C. = 12
Ej.: Ca, Sr, Al

25. TIPOS DE ESTRUCTURAS
RED HEXAGONAL COMPACTA
I.C. = 12
Ej.: Be, Mg, Zn

26. 4. TEORÍAS DEL ENLACE METÁLICO
TEORÍA DEL GAS ELECTRÓNICO
En 1900, Drude desarrolla 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.

27. 4. TEORÍAS DEL ENLACE METÁLICO
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.

28. 4. TEORÍAS DEL ENLACE METÁLICO
TEORÍA DE BANDAS DE ENERGÍA

29. 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.

30. 5. PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS METÁLICAS
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.
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.