Principios de los Enlaces Químicos y el Concepto de Mol

¿Por qué se unen los átomos?

Existen más de cien elementos químicos que se combinan para formar millones de compuestos. Los átomos se unen para alcanzar una mayor estabilidad, y lo hacen por dos razones fundamentales:

• Energía: Un enlace químico es la fuerza que mantiene unidos a dos o más átomos. Su formación ocurre porque el conjunto de átomos enlazados posee menos energía que los átomos por separado, lo que resulta en un sistema más estable.
• Regla del octeto: Al enlazarse, los átomos tienden a ganar, perder o compartir electrones para rodearse de ocho electrones en su capa de valencia (su último nivel de energía), alcanzando una configuración electrónica similar a la de un gas noble.

Moléculas y Cristales

La unión de átomos da lugar a dos tipos principales de estructuras:

• Moléculas: Son agrupaciones estables de un número definido y relativamente pequeño de átomos. Pueden ser de elementos (como O₂) o de compuestos (como H₂O).
• Cristales: Son sólidos en los que los átomos, iones o moléculas se organizan en una estructura tridimensional ordenada y repetitiva, conocida como red cristalina.

El Enlace Iónico

Este tipo de enlace se produce típicamente entre átomos de metales (que tienden a ceder electrones) y átomos de no metales (que tienden a captar electrones).

Formación del Enlace Iónico

1. El átomo metálico pierde electrones de valencia fácilmente, convirtiéndose en un ion con carga positiva (catión).
2. El átomo no metálico gana esos electrones, convirtiéndose en un ion con carga negativa (anión).
3. Los iones de carga opuesta se atraen fuertemente mediante fuerzas electrostáticas, ordenándose en el espacio para formar una red cristalina iónica o cristal iónico.

Propiedades de las Sustancias Iónicas

• Son sólidos cristalinos a temperatura ambiente.
• Poseen puntos de fusión y ebullición elevados debido a la fuerte atracción entre los iones.
• No conducen la electricidad en estado sólido, pero sí lo hacen cuando están fundidos o disueltos en agua, ya que los iones tienen libertad de movimiento.

El Enlace Covalente

Se forma cuando dos átomos, generalmente de elementos no metálicos, se unen compartiendo uno o más pares de electrones para completar su capa de valencia. Cada par de electrones compartidos constituye un enlace covalente.

Tipos de Compuestos Covalentes y sus Propiedades

Sustancias Moleculares

Están formadas por moléculas discretas. Las fuerzas que unen a estas moléculas entre sí (fuerzas intermoleculares) son débiles.

• Generalmente tienen puntos de fusión y ebullición bajos.
• No conducen el calor ni la electricidad.
• Su solubilidad en agua es variable (depende de la polaridad de la molécula).

Cristales Covalentes (o Sólidos de Red Covalente)

Todos los átomos están unidos por enlaces covalentes en todas las direcciones del espacio, formando una red tridimensional gigante y muy estable.

• Son sólidos muy duros a temperatura ambiente (ej. diamante, cuarzo).
• Tienen puntos de fusión extremadamente elevados.
• Generalmente, no conducen el calor ni la electricidad.
• Son insolubles en agua y en la mayoría de los disolventes.

El Enlace Metálico

Este enlace se produce entre átomos de elementos metálicos. Se puede describir como una red ordenada de iones positivos (cationes metálicos) inmersa en un 'mar' de electrones de valencia deslocalizados que se mueven libremente por toda la estructura.

Propiedades de los Metales

• Son sólidos a temperatura ambiente (excepto el mercurio).
• Son excelentes conductores del calor y la electricidad, gracias a la movilidad de sus electrones.
• Son maleables (pueden formar láminas) y dúctiles (pueden formar hilos).
• Presentan un brillo metálico característico.

El Concepto de Mol

Dado que la masa de los átomos y las moléculas es extremadamente pequeña, en química se utiliza una unidad para manejar cantidades macroscópicas de sustancia: el mol.

• Un mol de cualquier sustancia contiene un número fijo de partículas (átomos, moléculas, iones, etc.). Este número es conocido como el Número de Avogadro (N_A).
• N_A = 6.022 x 10²³ partículas/mol
• La masa molar de un elemento es la masa de un mol de sus átomos y es numéricamente igual a su masa atómica, pero con unidades de gramos por mol (g/mol).
• De forma similar, la masa molar de un compuesto es la masa de un mol de sus moléculas y es numéricamente igual a su masa molecular, expresada también en g/mol.

Conclusión Clave

El mismo valor numérico que representa la masa de un átomo en unidades de masa atómica (u.m.a.) representa también la masa de un mol de esos átomos en gramos (g).