Enlace quimico

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4. Enlace metálico.

Los metales presentan muchas propiedades físicas que son completamente distintas a las demás sustancias sólidas. Presentan elevada conductividad eléctrica y térmica, son opacos y tienen un brillo característico; son dúctiles y maleables. Estas características se pueden explicar en parte al tipo de enlace, ENLACE METÁLICO:


ES LA FUERZA DE UNIÓN EXISTENTE ENTRE LOS ÁTOMOSDE LOS METALES, A LA QUE DEBEN SU ESTABILIDAD Y PROPIEDADES LAS REDES CRISTALINAS METÁLICAS.


A temperatura y presión constantes los metales tienen estructuras cristalinas de 3 tipos:


• Cúbica centrada en el cuerpo. IC = 8. Ej: Na, K, Fe.
• Cúbica centrada en las caras. IC = 12. Ej: Cu, Al, Au, Ag.
• Hexagonal compacta. IC = 12. Ej: Zn, Mg.


4.1. Modelos del enlacemetálico.

A. Modelo de la nube electrónica.

Este modelo explica el enlace metálico como una red de iones positivos inmersa en una nube de electrones, libres de moverse por todo el cristal. Esta nube negativa (llamada gas de Fermi) circunda y retiene a los iones positivos, siendo responsable del enlace de los átomos. Los electrones móviles son los que ocupan los orbitales de valencia y, en el caso de losmetales de transición, pueden ser también de tipo “d ” o de tipo “ f ”.

B. Modelo de enlace covalente deslocalizado.

El número de electrones de valencia de los átomos es menor que el de enlaces formados. Cada átomo alcalino está rodeado por 8 átomos cada uno situado en los vértices de un cubo. El átomo central aporta un solo electrón, mientras que los 8 átomos que le rodean le aportan 1 soloelectrón entre todos. Este enlace formado por un par de electrones que une al átomo central con los 8 vecinos, se le llama enlace covalente deslocalizado.

C. Modelo de bandas.

Este modelo aplica la mecánica cuántica al modelo de la nube electrónica para explicar la conductividad electrica.
Tomaremos como ejemplo un cristal de magnesio (Z = 12: 1s2 2s2 2p6 3s2), que contiene un mol de átomos, o loque es lo mismo NA átomos o 6.022 · 1023 átomos de magnesio.
Al interaccionar NA orbitales 3s, se producirán NA orbitales moleculares. Todos estos orbitales moleculares tienen energías muy semejantes, formará, por tanto una banda de energía o Banda de Valencia. En el caso del Magnesio, esa banda está llena ya que cada átomo de magnesio aporta dos electrones de valencia (3s2).
Los 3 orbitales 3pvacíos que tiene el magnesio, están próximos energéticamente hablando respecto a los 3s. Debido a esto hay una pequeña superposición de bandas.
Al aplicar un campo eléctrico, los electrones de la banda llena 3s saltan a orbitales “vacantes” de la banda vacía 3p, que se llamaría ahora banda conductora. Así que según el grado de llenado de las bandas de valencia y su diferencia energética, podemosencontrar 3 situaciones:

• Metales conductores, que poseen bandas de valencia parcialmente llenas o llenas que se superponen a bandas vacías. Caso del magnesio. El magnesio acaba en 3s2, y los electrones “saltan” con facilidad a los orbitales 3p.


• Metales semiconductores, con bandas de valencia llenas que no se superponen a las bandas vacías. Pero su diferencia energética es tan pequeña quebasta una pequeña elevación de temperatura para excitar a los electrones y llegar a la banda de conducción. Caso del silicio, germanio.

• Aislantes, la diferencia de energía entre las bandas de valencia llenas o parcialmente llenas y las vacías es grande, por lo que el paso de electrones es imposible.


5. Fuerzas intermoleculares.


Son las fuerzas de atracción existentes entre moléculas delas sustancias covalentes.


Son fuerzas mucho mas débiles que las intramoleculares, y están presentes en las sustancias covalentes en estado sólido o líquido.


5.1. Fuerzas de Van der Waals.

Engloban 3 clases de interacciones de naturaleza electrostática:

• Fuerzas dipolo- dipolo, son fuerzas atractivas entre moléculas polares. Cuanto mayor es el momento dipolar de las moléculas,...
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