Unidad 4 - Enlace químico y estados de
agregación de la materia
En la naturaleza, sólo los gases nobles son lo suficientemente estables como para
encontrarse en forma atómica (gases monoatómicos). El resto de elementos
químicos se encuentran enlazados con otros átomos, formando moléculas, las
cuales se unen mediante enlaces químicos. En los enlaces químicos, se produce
un cambio en la configuración electrónica de los elementos químicos. Así, en 1916,
Kossel y Lewis establecieron la conocida como Regla del Octeto:
● Kossel expuso que, en las reacciones químicas, los átomos pierden y
ganan electrones con el objetivo de adquirir la configuración electrónica de
un gas noble. En este caso, se refería al enlace iónico (compuestos
iónicos).
● Lewis planteó su teoría de enlace por pares de electrones y anunció que
el octeto se logra por medio de compartición de electrones. En este caso,
se refería al enlace covalente.
Todos los elementos en la naturaleza tienden a conseguir un estado de máxima
estabilidad o lo que es lo mismo, tienden a conseguir un estado en el cual su
energía sea mínima. Para conseguirlo, los átomos se agrupan en estructuras más
complejas a través de enlaces químicos. El enlace químico es la fuerza (esta
fuerza es de naturaleza principalmente eléctrica) que mantiene unidos:
● Átomos (enlace químico interatómico o intramolecular): los cuales se
unen para formar moléculas o sistemas cristalinos (los cuales pueden ser
iónicos, metálicos o covalentes).
● Moléculas (enlace químico intermolecular): las cuales se unen para
formar los estados condensados de la materia (sólido y líquido).
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,Enlaces intramoleculares
Cuando los átomos se aproximan, sus capas electrónicas empiezan a
interaccionar, provocando una disminución de la energía del sistema. Si el sistema
compuesto por los dos átomos unidos posee menor energía que el sistema
compuesto por los dos átomos por separado, entonces se forma un enlace
químico. Por tanto, siempre que entre dos o más átomos existan fuerzas que
conduzcan a la formación de una agrupación estable, entre esos átomos se
formará un enlace.
Los enlaces químicos pueden clasificarse en:
● Enlace iónico: es aquel enlace que tiene lugar entre un elemento
metálico (poco electronegativo) y un elemento no metálico (muy
electronegativo). El elemento metálico cede sus electrones al elemento no
metálico, con el objetivo de que todos los átomos adquieran la
configuración de gas noble con el fin de cumplir la regla del octeto. Para
ello, se han de ionizar, cargándose así eléctricamente. Las fuerzas que
mantienen unidas a los iones son de naturaleza electrostática. Los
cationes y los aniones se disponen ordenadamente en una red cristalina,
es decir, no forman moléculas individuales. La red cristalina es
eléctricamente neutra y, en ella, cada catión debe agrupar a su alrededor
el máximo número posible de aniones; y, así mismo, cada anión debe
hacer lo mismo con los cationes. Asimismo, la separación entre iones de
la misma carga debe ser la máxima posible, y la separación entre iones de
carga opuesta ha de ser la mínima posible.
Como las fuerzas electrostáticas que mantienen unidos entre sí los iones
son relativamente grandes, los compuestos iónicos son siempre
sólidos cristalinos a temperatura ambiente. Únicamente a temperaturas
elevadas los iones adquieren la energía suficiente como para vencer la
interacción electrostática, de forma que el cristal se funde. Si un
compuesto iónico se encuentra disuelto o fundido, los iones que lo
constituyen poseen la suficiente movilidad como para poder desplazarse
dentro de un campo eléctrico. De ahí que, en general, los compuestos
iónicos fundidos o disueltos (electrolitos) sean conductores de la corriente
eléctrica.
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, ➢ Enlace covalente: es aquel enlace que tiene lugar entre dos elemento no
metálicos (muy electronegativos), los cuales comparten pares de
electrones con el objetivo de adquirir la configuración electrónica de un
gas noble, con el fin de cumplir la regla del octeto. En la mayoría de los
casos, cada átomo contribuye con un electrón propio para cada par de
electrones compartido. Sin embargo, en algunos casos, el par de
electrones compartido es proporcionado por un solo átomo (en este caso,
hablamos de un enlace covalente dativo). En cualquier caso, el par de
electrones compartido se encuentra situado entre ambos átomos. Lewis
sugirió que los átomos pueden compartir electrones hasta que cumplan la
regla del octeto, es decir, hasta que obtengan la configuración de un gas
noble.
Los principales tipos de compuestos covalentes son:
➢ Sólidos moleculares o moléculas: son estructuras que poseen
límites finitos, por lo que no pueden crecer por siempre. Su
estado de agregación depende de las interacciones entre las
moléculas (puentes de hidrógeno y fuerzas de Van der Waals).
Suelen ser gaseosas a temperatura ambiente, ya que presentan
puntos de fusión y ebullición bajos.
➢ Sólidos o redes covalentes: son estructuras que no poseen
límites predefinidos, por lo que pueden crecer por siempre.
Generalmente, están formados por un número muy elevado de
átomos, los cuales se unen entre sí mediante enlaces covalentes
muy fuertes. Debido a esto, dan lugar a compuestos sólidos a
temperatura ambiente, ya que presentan puntos de fusión y
ebullición elevados. Así mismo, también pueden formar
estructuras aisladas que se mantienen unidas mediante fuerzas
de Van der Waals. En la naturaleza, estos elementos pueden dar
lugar a estructuras en 3 dimensiones (como el diamante),
estructuras en 2 dimensiones (como el grafeno o el grafito) y
estructuras en 1 dimensión (como el selenio gris).
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agregación de la materia
En la naturaleza, sólo los gases nobles son lo suficientemente estables como para
encontrarse en forma atómica (gases monoatómicos). El resto de elementos
químicos se encuentran enlazados con otros átomos, formando moléculas, las
cuales se unen mediante enlaces químicos. En los enlaces químicos, se produce
un cambio en la configuración electrónica de los elementos químicos. Así, en 1916,
Kossel y Lewis establecieron la conocida como Regla del Octeto:
● Kossel expuso que, en las reacciones químicas, los átomos pierden y
ganan electrones con el objetivo de adquirir la configuración electrónica de
un gas noble. En este caso, se refería al enlace iónico (compuestos
iónicos).
● Lewis planteó su teoría de enlace por pares de electrones y anunció que
el octeto se logra por medio de compartición de electrones. En este caso,
se refería al enlace covalente.
Todos los elementos en la naturaleza tienden a conseguir un estado de máxima
estabilidad o lo que es lo mismo, tienden a conseguir un estado en el cual su
energía sea mínima. Para conseguirlo, los átomos se agrupan en estructuras más
complejas a través de enlaces químicos. El enlace químico es la fuerza (esta
fuerza es de naturaleza principalmente eléctrica) que mantiene unidos:
● Átomos (enlace químico interatómico o intramolecular): los cuales se
unen para formar moléculas o sistemas cristalinos (los cuales pueden ser
iónicos, metálicos o covalentes).
● Moléculas (enlace químico intermolecular): las cuales se unen para
formar los estados condensados de la materia (sólido y líquido).
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,Enlaces intramoleculares
Cuando los átomos se aproximan, sus capas electrónicas empiezan a
interaccionar, provocando una disminución de la energía del sistema. Si el sistema
compuesto por los dos átomos unidos posee menor energía que el sistema
compuesto por los dos átomos por separado, entonces se forma un enlace
químico. Por tanto, siempre que entre dos o más átomos existan fuerzas que
conduzcan a la formación de una agrupación estable, entre esos átomos se
formará un enlace.
Los enlaces químicos pueden clasificarse en:
● Enlace iónico: es aquel enlace que tiene lugar entre un elemento
metálico (poco electronegativo) y un elemento no metálico (muy
electronegativo). El elemento metálico cede sus electrones al elemento no
metálico, con el objetivo de que todos los átomos adquieran la
configuración de gas noble con el fin de cumplir la regla del octeto. Para
ello, se han de ionizar, cargándose así eléctricamente. Las fuerzas que
mantienen unidas a los iones son de naturaleza electrostática. Los
cationes y los aniones se disponen ordenadamente en una red cristalina,
es decir, no forman moléculas individuales. La red cristalina es
eléctricamente neutra y, en ella, cada catión debe agrupar a su alrededor
el máximo número posible de aniones; y, así mismo, cada anión debe
hacer lo mismo con los cationes. Asimismo, la separación entre iones de
la misma carga debe ser la máxima posible, y la separación entre iones de
carga opuesta ha de ser la mínima posible.
Como las fuerzas electrostáticas que mantienen unidos entre sí los iones
son relativamente grandes, los compuestos iónicos son siempre
sólidos cristalinos a temperatura ambiente. Únicamente a temperaturas
elevadas los iones adquieren la energía suficiente como para vencer la
interacción electrostática, de forma que el cristal se funde. Si un
compuesto iónico se encuentra disuelto o fundido, los iones que lo
constituyen poseen la suficiente movilidad como para poder desplazarse
dentro de un campo eléctrico. De ahí que, en general, los compuestos
iónicos fundidos o disueltos (electrolitos) sean conductores de la corriente
eléctrica.
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, ➢ Enlace covalente: es aquel enlace que tiene lugar entre dos elemento no
metálicos (muy electronegativos), los cuales comparten pares de
electrones con el objetivo de adquirir la configuración electrónica de un
gas noble, con el fin de cumplir la regla del octeto. En la mayoría de los
casos, cada átomo contribuye con un electrón propio para cada par de
electrones compartido. Sin embargo, en algunos casos, el par de
electrones compartido es proporcionado por un solo átomo (en este caso,
hablamos de un enlace covalente dativo). En cualquier caso, el par de
electrones compartido se encuentra situado entre ambos átomos. Lewis
sugirió que los átomos pueden compartir electrones hasta que cumplan la
regla del octeto, es decir, hasta que obtengan la configuración de un gas
noble.
Los principales tipos de compuestos covalentes son:
➢ Sólidos moleculares o moléculas: son estructuras que poseen
límites finitos, por lo que no pueden crecer por siempre. Su
estado de agregación depende de las interacciones entre las
moléculas (puentes de hidrógeno y fuerzas de Van der Waals).
Suelen ser gaseosas a temperatura ambiente, ya que presentan
puntos de fusión y ebullición bajos.
➢ Sólidos o redes covalentes: son estructuras que no poseen
límites predefinidos, por lo que pueden crecer por siempre.
Generalmente, están formados por un número muy elevado de
átomos, los cuales se unen entre sí mediante enlaces covalentes
muy fuertes. Debido a esto, dan lugar a compuestos sólidos a
temperatura ambiente, ya que presentan puntos de fusión y
ebullición elevados. Así mismo, también pueden formar
estructuras aisladas que se mantienen unidas mediante fuerzas
de Van der Waals. En la naturaleza, estos elementos pueden dar
lugar a estructuras en 3 dimensiones (como el diamante),
estructuras en 2 dimensiones (como el grafeno o el grafito) y
estructuras en 1 dimensión (como el selenio gris).
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