Fundamentos de los Enlaces Químicos: Iónico, Covalente, Metálico e Hidrógeno

Fundamentos de los Enlaces Químicos

Enlace Iónico

Se produce entre elementos de electronegatividades muy diferentes (generalmente un metal y un no metal). El elemento más electropositivo (metal) cede electrones al elemento más electronegativo (no metal). Como resultado, se convierten en iones positivos (cationes, +) e iones negativos (aniones, -), respectivamente. Estos iones de cargas opuestas se atraen fuertemente mediante fuerzas de tipo electrostático, formando una red cristalina sólida. Durante la formación de esta red se desprende una cantidad significativa de energía (energía reticular).

Enlace Covalente

Se produce típicamente entre elementos no metálicos, que tienen electronegatividades elevadas y semejantes, o entre un no metal y el hidrógeno. El enlace se forma por la compartición de uno o más pares de electrones entre los átomos.

• Si los dos átomos comparten un par de electrones, el enlace se llama covalente sencillo.
• Si comparten dos pares, se denomina enlace covalente doble.
• Si comparten tres pares, es un enlace covalente triple.

Según la diferencia de electronegatividad entre los átomos unidos, el enlace covalente puede ser:

Tipos de Enlace Covalente

• Apolar: Ocurre cuando los elementos unidos por el enlace covalente tienen idéntica electronegatividad (como en moléculas diatómicas homonucleares, ej: O₂, N₂, Cl₂). El par (o pares) de electrones del enlace está repartido simétricamente entre los dos átomos.
• Polar: Se forma cuando los dos átomos unidos por el enlace covalente tienen diferente electronegatividad. El par (o pares) de electrones del enlace está distribuido asimétricamente. Esto crea una densidad de carga parcial positiva (δ+) sobre el átomo menos electronegativo (más electropositivo) y una densidad de carga parcial negativa (δ-) sobre el átomo más electronegativo. La molécula presenta un dipolo eléctrico.
• Coordinado (o Dativo): Es un tipo especial de enlace covalente donde el par de electrones compartido es aportado por uno solo de los dos átomos unidos, pero es compartido por ambos.

Enlace Metálico

Se presenta en todos los metales y sus aleaciones. Se produce entre un conjunto de átomos metálicos que se organizan formando redes cristalinas compactas. Cada átomo metálico cede sus electrones de valencia (generalmente 1, 2 o 3) al conjunto. Todos estos electrones de valencia se mueven de forma deslocalizada a través de toda la red, formando una "nube" o "mar" de electrones que envuelve a los cationes metálicos (restos positivos). Esta nube electrónica actúa como un "pegamento" que mantiene unidos a los cationes y es responsable de las propiedades características de los metales (conductividad eléctrica y térmica, ductilidad, maleabilidad, brillo).

Puente de Hidrógeno

Es un tipo especial y fuerte de fuerza intermolecular (atracción entre moléculas), no un enlace dentro de una molécula (intramolecular) como los anteriores. Se produce por fuerzas de atracción de tipo dipolo-dipolo particularmente intensas.

Estos enlaces son considerablemente más débiles que los enlaces iónicos, covalentes o metálicos, pero son más fuertes que otras fuerzas intermoleculares (como las fuerzas de Van der Waals).

Los puentes de hidrógeno son cruciales para explicar muchas propiedades físicas de las sustancias, como los puntos de ebullición y fusión relativamente altos del agua, amoniaco o fluoruro de hidrógeno, y afectan los estados de agregación de la materia. También son fundamentales en la estructura de biomoléculas como el ADN y las proteínas.

El enlace tiene lugar entre:

• Un átomo de hidrógeno (H) unido covalentemente a un átomo muy pequeño y muy electronegativo (principalmente Nitrógeno (N), Oxígeno (O) o Flúor (F)).
• Un par de electrones libres de otro átomo electronegativo (N, O o F) perteneciente a una molécula vecina.

Ejemplo en el agua (H₂O): En la molécula de agua, el átomo de hidrógeno está unido covalentemente al oxígeno (muy electronegativo), lo que le confiere una carga parcial positiva significativa (δ+). Este hidrógeno puede formar una fuerte atracción electrostática (el puente de hidrógeno) con un par de electrones libres del átomo de oxígeno (con carga parcial negativa, δ-) de otra molécula de agua cercana.