Enlaces Químicos: Tipos y Propiedades

Se dice que existe un enlace químico entre dos átomos o un grupo de átomos cuando entre ellos hay una fuerza de atracción que permite la formación de una entidad química estable e independiente.

Enlace Iónico

El enlace iónico se forma debido a la atracción electrostática existente entre las cargas de los iones de distinto signo. La fórmula empírica indica la proporción más simple posible en la que están presentes los distintos tipos de átomos en un compuesto. Por ejemplo, en C₂H₅, por cada dos átomos de C hay cinco átomos de H.

Propiedades de los Compuestos Iónicos

• Son sólidos porque los iones de distintos signos se ven fuertemente atraídos entre sí.
• Son frágiles porque al golpearlos se produce un desplazamiento de las capas que ponen en contacto iones de igual signo, generando ruptura por repulsión.
• Tienen puntos de fusión y ebullición medio-altos, ya que se necesita mucha energía para superar la fuerza de atracción entre iones.
• Son duros, porque hacer una raya supondría romper un número considerable de enlaces iónicos.
• No conducen en estado sólido porque sus iones no se pueden mover en ese estado, pero conducen en disolución y fundidos, ya que fuera de la red cristalina los iones sí se pueden mover, generando una corriente eléctrica.
• A menudo se disuelven en agua, porque las moléculas de agua rodean los iones, debilitando el enlace iónico y permitiendo que se separen de la red.

Enlace Metálico

El enlace metálico es la fuerza de atracción que se produce entre los átomos de elementos metálicos. Los compuestos cuyos átomos se unen por enlaces metálicos se llaman sustancias metálicas. En un modelo de electrones libres, los electrones de valencia se comparten entre todos los átomos existentes, manteniéndolos unidos, y los electrones se mueven libremente entre los restos catiónicos.

Propiedades de las Sustancias Metálicas

• En las redes cristalinas metálicas, solo hay átomos de un tipo de elemento y son sólidos a temperatura ambiente.
• El enlace es tan fuerte que los átomos permanecen unidos en estructuras compactas y densas.
• Son útiles y maleables, porque el movimiento libre de los electrones evita las expulsiones entre los restos catiónicos cuando cambian de posición y forman hilos.
• Son buenos conductores eléctricos y térmicos, gracias a la libertad de movimiento de los electrones.
• Solo son solubles en otros metales con los que forman nuevos enlaces.
• Tienen temperaturas de fusión y ebullición muy altas y son duros.

Enlace Covalente

El enlace covalente es el enlace que forman dos átomos cuando comparten electrones entre ellos. Este tipo de enlace es el más complejo de todos, pero también es el más versátil. Hay tres tipos de enlace covalente: sencillo, doble y triple.

Polaridad del Enlace Covalente

En el enlace covalente, los dos átomos no tienen que compartir sus electrones por igual. Esto dependerá de su electronegatividad, que es una propiedad periódica que indica la tendencia de un átomo para atraer los electrones de un enlace hacia sí. Si dos átomos tienen la misma electronegatividad, los electrones estarán distribuidos de forma uniforme entre los dos núcleos y el enlace será de tipo covalente no polar. Pero si no tienen la misma electronegatividad, se genera una carga parcial negativa alrededor del núcleo más electronegativo y se le llama enlace covalente polar.

Características de las Sustancias Covalentes

Los compuestos con enlaces covalentes se denominan sustancias covalentes. Estas sustancias pueden ordenar sus átomos, formando dos estructuras muy distintas: sustancias covalentes reticulares o moléculas. La sustancia covalente reticular es la que forma una red cristalina de un número indefinido de átomos que están unidos por enlaces covalentes. Por otro lado, la molécula es la entidad química eléctricamente neutra, formada por un número determinado de átomos unidos por enlaces covalentes.

Las sustancias covalentes reticulares y las moléculas no se pueden distinguir por su composición química, ya que en ambos casos están formadas por metales y no metales.

Propiedades de las Sustancias Covalentes Reticulares

• En las sustancias covalentes reticulares, los átomos se ordenan uniéndose con enlaces covalentes y formando redes cristalinas.
• Su estructura y disposición atómica se repiten en todas las direcciones.
• Son sólidos a temperatura ambiente porque sus enlaces forman redes cristalinas.
• Su temperatura de fusión y ebullición son muy altas, ya que se necesita mucha energía para romper el enlace covalente.
• Son insolubles, porque ningún disolvente es capaz de hacer que el enlace covalente se debilite para extraer los átomos de la red.
• Son frágiles porque su enlace está muy dirigido y los átomos no pueden cambiar de posición sin romper la red cristalina.
• Son aislantes porque no están compuestos por partículas cargadas ni sus electrones tienen libertad de movimiento. Sin embargo, algunos pueden conducir la electricidad, como los semiconductores, cuando cambian condiciones como la luz, la temperatura, la presión o los campos magnéticos.

Fuerzas Intermoleculares

Las fuerzas intermoleculares determinan las propiedades de las sustancias moleculares. Son las fuerzas de atracción existentes entre las moléculas. Existen dos tipos: fuerzas de Van der Waals y enlaces de hidrógeno. Estas fuerzas son mucho más débiles que los enlaces químicos. La fuerza de Van der Waals son fuerzas de atracción débiles que se producen entre todas las moléculas. Los enlaces de hidrógeno se producen entre un átomo pequeño y electronegativo, como N, O o F, de una molécula y un hidrógeno de una segunda molécula.

Propiedades de las Sustancias Moleculares

La mayoría de las moléculas están construidas por un número reducido, pero concreto de átomos. Esto hace que la fórmula empírica pueda no dar suficiente información, por lo que utilizamos la forma molecular que indica el número de átomos de los distintos elementos que forman una molécula. Por ejemplo, en la fórmula molecular C₄H₁₀, hay cuatro átomos de C y diez átomos de H.

Ejemplos de Sustancias Moleculares

El Agua

El agua es el componente mayoritario de la mayoría de los seres vivos y ha sido fundamental para la formación de la vida en la Tierra. Los grandes huecos existentes en la red cristalina en estado sólido hacen que sea menos denso que en estado líquido y, por lo tanto, pueda flotar sobre él, preservando la vida acuática existente bajo la superficie helada. Los enlaces de hidrógeno permiten que el agua sea líquida en un amplio rango de temperatura, y tener tantos enlaces de hidrógeno le permite ser un disolvente universal con características esenciales para construir el fluido de transporte de los seres vivos.

Las Grasas

Los ácidos grasos saturados se empaquetan mejor y generan fuerzas de Van der Waals más intensas, siendo sólidos a temperaturas ambiente. Por otro lado, los ácidos grasos insaturados están más desordenados, creando fuerzas de Van der Waals más débiles, y son líquidos a temperatura ambiente.

Las Proteínas

Los enlaces de hidrógeno estabilizan la hélice alfa. La hélice alfa y la lámina beta constituyen la estructura secundaria de las proteínas. El plegamiento de la estructura secundaria para dar la estructura terciaria también se estabiliza mediante enlaces de hidrógeno, especialmente entre las láminas beta.