Enlaces Químicos: Metálico, Covalente e Iónico

Enlace Metálico

Unión de dos metales (M + M). El enlace metálico se forma cuando se atraen los iones positivos del metal y los electrones cedidos al espacio común circundante. Los átomos de elementos metálicos tienen un escaso número de electrones en la capa de valencia, con tendencia a perderlos, debido a su baja energía de ionización, y a convertirse en cationes. Estos se colocan formando redes metálicas. Los electrones cedidos por los átomos no se escapan, sino que continúan moviéndose a través de toda la red, entre los intersticios de los cationes, anulando así las fuerzas de repulsión entre ellos. Esta facilidad de movimiento de los electrones les confiere propiedades, comportándose como una nube electrónica (conductividad).

Propiedades

• Puntos de fusión y ebullición variables: aunque suelen ser sólidos a temperatura ambiente (excepto Hg).
• Densidad alta.
• Gran conductividad eléctrica y térmica (adquieren energía cinética al calentarlos).
• Brillo metálico (captan y emiten radiaciones electromagnéticas).
• Tenaces: se deforman pero no rompen. Dúctiles si se pueden estirar en hilos o maleables si se pueden laminar.
• No se disuelven, pero forman aleaciones entre ellos.

Enlace Covalente

La teoría de enlace de valencia (TEV) afirma que un enlace covalente se forma como consecuencia del solapamiento de los orbitales atómicos (OA) de los átomos que se unen. Para que el proceso sea favorable, los orbitales atómicos que se solapan espacialmente han de tener electrones desapareados y espines opuestos, conforme al principio de exclusión de Pauli.

Solapamientos de los OA

• Frontal → enlace sigma (σ).
• Lateral → enlace pi (π) (más débil).

La TEV resuelve esta anomalía con el concepto de promoción electrónica, según el cual un átomo podrá promocionar electrones a un subnivel energético superior, si la energía gastada no es grande y se compensa al formarse los enlaces. La promoción sólo es posible a orbitales energéticamente próximos, es decir, de la misma capa electrónica. Los elementos del tercer período y siguientes muestran más covalencias que los del segundo, porque disponen de los orbitales d para albergar electrones. Por eso, el S presenta covalencias 2, 4 y 6, mientras que el oxígeno sólo presenta 2.

Enlace Iónico

El enlace iónico se forma por fuerzas de atracción entre iones con cargas eléctricas opuestas. Se produce cuando se combinan metales (M) con no metales (NM), por transferencia de electrones desde un elemento metálico muy electropositivo a otro no metálico muy electronegativo.

• El ion que pierde electrones: catión (+).
• El ion que gana electrones: anión (-).

El enlace iónico es colectivo, forma estructuras llamadas cristales iónicos o redes cristalinas iónicas. Estas se clasifican en siete tipos de poliedros llamados sistemas cristalográficos, en los que los iones ocupan los vértices. La celdilla unidad es la unidad más pequeña que tiene la estructura del cristal macroscópico.

Índice de coordinación: el número de iones de un signo que se sitúa a la misma distancia alrededor de un ion de signo opuesto.

El sistema cristalográfico en el que cristaliza un compuesto iónico y el número de coordinación dependen de:

• El tamaño y la carga de los iones: estos se agruparán en la red de manera que se mantenga la neutralidad eléctrica del cristal.
• Red cúbica centrada en las caras: (cada ion se rodea de 6 iones de signo contrario).
• Red cúbica centrada en el cuerpo: (cada ion se rodea de 8 iones de signo contrario).

Propiedades

• Son sólidos a temperatura ambiente. Con punto de fusión y ebullición elevados debido a las intensas atracciones electrostáticas entre iones de carga opuesta. (Mayor energía reticular, mayor punto de fusión y ebullición).
• Son duros, difíciles de rayar, ya que los enlaces son fuertes. (Mayor energía reticular, mayor punto de fusión y ebullición).
• Son frágiles, se rompen con facilidad, ya que cuando deslizas una capa del cristal sobre otra, se rompe por repulsión electrostática.
• Algunos se disuelven bien en disolventes polares (H₂O). Las moléculas de H₂O rodean a los iones de la red, estableciendo interacciones electrostáticas. La solubilidad será mayor cuanto menor sea la energía de red.
• En estado sólido son aislantes eléctricos, sus iones carecen de movilidad al estar fijos en la red. Fundidos o en disolución sí son conductores porque las redes sí tienen movilidad.