ENLACES QUIMICOS Y MOLECULARES

ENLACES QUIMICOS Y MOLECULARES
Fuerzas y energía de enlace
Cuando se forman enlaces entre átomos existe afinidad química entre estos. Cuando no hay afinidad química, los átomos no se unen, cada uno de ellos está bien separado de los demás, y los elementos son gaseosos a temperaturas y presiones ordinarias. Cuando hay afinidad química, existe una fuerza de atracción electroestática(coulómbica)positiva de largo alcance, FA, que acerca mucho los átomo unos a otros. Esto se muestra en la figura 1, donde la atracción ocurre entre el núcleo de un átomo (N1) y los electrones e2 del otro átomo N2. Cuando los átomos están muy próximos entre si, se manifiesta una fuerza de repulsión negativa, FR, cuyo origen es le repulsión mutua de los electrones, e1 y e2. La fuerza de enlace total, FB, es lasuma de las fuerzas de atracción y repulsión; es decir,
FB = FA + FR
e1 e2
Fuerza de atracción de largo alcance entre cargas
Positivas (núcleos) y cargas negativas (electrones)
Fuerza de repulsión de corto alcance entre
Cargas del mismo signo (electrones - electrones)
Fig. 1. Esquema de dos átomos separados, donde se indican las fuerzas de atracción y de repulsión
Se acostumbra utilizar la energía,en vez de la fuerza, para analizar los enlaces entre átomos.

Fig. 2. Curva de energía de enlace
Tipos de enlace
 Enlace iónico
El enlace iónico (o enlazamiento iónico) es el resultado de trasferencia de electrones (o paso de electrones) de un átomo a otro. El enlace iónico se forma entre un átomo electropositivo y uno electronegativo. El átomo electropositivo cede sus electrones y el átomoelectronegativo los acepta. Como resultado de este proceso se forman iones positivos (con valencia +n1) y negativos (con valencia - n2) con configuraciones de capa cerrada. En estas condiciones, los iones con cargas +n1 y - n2 experimentan atracción mutua. La fuerza de repulsión se manifiesta cuando las configuraciones electrónicas de capa cerrada iónica comienzan a traslaparse.
En el contexto de lamecánica cuántica, los electrones de valencia pertenecientes originalmente a los átomos neutros se comparten entre los dos átomos que constituyen la molécula. Los electrones se comparten de tal manera que la densidad de probabilidad de los electrones en un volumen pequeño, en un punto del espacio y en un momento dado, es mayor en torno al átomo electronegativo y, por tanto, este átomo adquiere lacarga negativa (como en la figura 3). Esta es la base de una propiedad cualitativa que lo químicos denominan electronegatividad. Para que la energía de atracción sea máxima y la energía de repulsión sea mínima, los vecinos inmediatos de un ion positivo (catión) deben ser iones negativos (aniones), y viceversa. Existe cierta libertad en cuanto al empaquetamiento de los iones unos alrededor de otros;por consiguiente, el enlace iónico carece de direccionalidad. No obstante, es necesario equilibrar las cargas positivas y negativas, tanto en términos locales y macroscópicos; en consecuencia, los electrones se localizan en el átomo electronegativo. Puesto que los electrones están localizados, la conductividad de los materiales iónicos es relativamente mala. Para que exista conductividad, losiones deben moverse con el campo eléctrico; pero, debido a que son pesados, se mueven con gran lentitud y son, por lo tanto, malos conductores térmicos y eléctricos a temperaturas bajas. La energía de enlace como consecuencia de la formación de enlaces iónicos es relativamente grande y, por ende, cabría esperar que los materiales fueran de alto punto de fusión. Los cerámicos son ejemplos de materialescon enlaces iónicos y se utilizan con gran eficacia para soportar ambientes de alta temperatura y como aisladores y dieléctricos, pero son muy frágiles a causa de la naturaleza localizada del enlace.
Fig. 3. Enlace iónico entre los átomos de cloro y sodio. La trasferencia de electrones de Na hasta Cl genera un catión (Na+) y una anión (Cl-). El enlace iónico se debe a la atracción coulómbica...