Conceptos Clave de Enlace Químico y Electroquímica

Estados de Oxidación Comunes de Elementos Químicos

A continuación, se presenta una lista de los estados de oxidación más comunes para diversos elementos:

• +1: Hidrógeno (H), Litio (Li), Sodio (Na), Potasio (K), Rubidio (Rb), Cesio (Cs), Francio (Fr), Plata (Ag).
• +2: Berilio (Be), Magnesio (Mg), Calcio (Ca), Estroncio (Sr), Bario (Ba), Radio (Ra), Cadmio (Cd), Zinc (Zn).
• +3: Boro (B), Aluminio (Al), Galio (Ga), Indio (In), Talio (Tl).
• Carbono (C): -4, +2, +4.
• Silicio (Si), Germanio (Ge), Estaño (Sn), Plomo (Pb): +2, +4.
• Nitrógeno (N), Fósforo (P), Arsénico (As), Antimonio (Sb): -3, +3, +5.
• Bismuto (Bi): +3, +5.
• Azufre (S), Selenio (Se), Telurio (Te), Polonio (Po): -2, +2, +4, +6.
• Flúor (F): -1.
• Cloro (Cl), Bromo (Br), Yodo (I), Astato (At): -1, +1, +3, +5, +7.
• Cromo (Cr): +2, +3, +6.
• Manganeso (Mn): +2, +3, +4, +6, +7.
• Hierro (Fe), Cobalto (Co), Níquel (Ni): +2, +3.
• Cobre (Cu), Mercurio (Hg): +1, +2.
• Oro (Au): +1, +3.
• Platino (Pt): +2, +4.

Nomenclatura de Compuestos Simples

Algunos ejemplos de compuestos y su nomenclatura común:

• BH₃: Borano
• NH₃: Amoniaco
• CH₄: Metano
• SiH₄: Silano

Tipos de Enlaces Químicos y Propiedades Asociadas

Enlace Metálico

En el enlace metálico, los electrones de valencia están deslocalizados, formando una "nube" electrónica que rodea a los iones positivos (cationes) de los metales. Esta deslocalización permite la alta conductividad eléctrica y térmica de los metales.

Enlace Iónico

El enlace iónico se forma por la transferencia de electrones entre átomos, resultando en la formación de iones con cargas opuestas que se atraen fuertemente por fuerzas electrostáticas. Cuando las sustancias iónicas se encuentran en estado sólido, los iones se mantienen unidos por estas grandes fuerzas eléctricas.

Electrolitos y Electrólisis

• Electrolitos: Son sustancias que no conducen la corriente eléctrica cuando están en estado sólido, pero sí lo hacen cuando están disueltas o en estado líquido (fundidas), debido a la movilidad de sus iones.
• Electrólisis: Es el proceso de descomposición de sustancias en disolución o en estado fundido al pasar por ellas la corriente eléctrica.
• Ánodo: Es el electrodo con carga positiva.
• Cátodo: Es el electrodo con carga negativa.
• Movimiento de Iones: Los iones se desplazan hacia los electrodos que poseen carga de signo contrario a la suya. Los cationes (iones positivos) se dirigen hacia el cátodo, y los aniones (iones negativos) se dirigen hacia el ánodo. Por ejemplo, en una disolución de NaCl, los iones Na⁺ se moverán hacia el cátodo y los iones Cl⁻ hacia el ánodo.

Regla del Octeto

La Regla del Octeto establece que la configuración electrónica más estable para un átomo es aquella en la que su capa de valencia contiene ocho electrones, similar a la configuración de un gas noble (excepto para el helio, que tiene dos).

Enlace Covalente

Las sustancias que no son electrolitos se denominan sustancias covalentes. En el enlace covalente, los átomos comparten electrones para alcanzar una configuración electrónica estable. Los electrones compartidos están localizados entre los átomos que forman el enlace.

La covalencia de un elemento se define como el número de electrones que un átomo comparte al formar un enlace covalente.

Tipos Específicos de Enlace Covalente

• Enlace Covalente Dativo (o Coordinado): Se produce cuando un enlace covalente se forma entre dos átomos, pero solo uno de ellos aporta el par de electrones que se comparte.
• Enlace Apolar: Se forma cuando se unen dos átomos idénticos (o con electronegatividad muy similar). Los electrones compartidos son igualmente atraídos por ambos átomos, por lo que se distribuyen de manera uniforme en la molécula.
• Enlace Polar: Se forma cuando los electrones compartidos permanecen más tiempo cerca de un átomo que de otro, debido a una diferencia significativa de electronegatividad entre los átomos enlazados. Esto crea una distribución desigual de carga en la molécula, generando polos.

Fuerzas Intermoleculares

Las fuerzas intermoleculares son atracciones que se establecen entre moléculas. Son más débiles que los enlaces intramoleculares (iónicos, covalentes, metálicos) pero determinan muchas propiedades físicas de las sustancias.

1. Fuerzas Dipolo-Dipolo Permanente: Ocurren entre moléculas polares. Dentro de este tipo se encuentran los enlaces de hidrógeno o puentes de hidrógeno, que son interacciones dipolo-dipolo especialmente fuertes que involucran hidrógeno unido a átomos muy electronegativos (N, O, F).
2. Fuerzas Dipolo Permanente-Dipolo Inducido: Se producen entre una molécula polar y una molécula no polar, donde la molécula polar induce un dipolo temporal en la no polar.
3. Fuerzas Dipolo Instantáneo-Dipolo Inducido (Fuerzas de Dispersión de London): Son las fuerzas más débiles y ocurren entre todas las moléculas (polares y no polares) debido a fluctuaciones temporales en la distribución electrónica, creando dipolos instantáneos que inducen dipolos en moléculas vecinas.

Comparación de Propiedades de los Enlaces Químicos

A continuación, se presenta una tabla comparativa de las propiedades clave de los enlaces metálicos, iónicos y covalentes: