Enllaços Químics i Formulació: Guia Completa

Enllaços Químics

Introducció

Tots els elements tenen tendència a formar compostos per aconseguir la configuració electrònica més estable. Els gasos nobles tenen una configuració molt estable, per això rarament es combinen amb altres elements. Aquests gasos nobles tenen la capa de valència plena, fet que els proporciona una gran estabilitat. Els altres elements, en canvi, han de perdre o guanyar electrons per tenir una configuració estable, per tant, parlarem d'ions (anions (-) i cations (+)).

Enllaç Químic

L’enllaç químic és la força que manté units els àtoms en una molècula o en un cristall. Els enllaços poden ser de diferents tipus, però sempre s’han de formar gràcies als electrons de l’últim nivell. Quan els àtoms que s’uneixen en un enllaç són iguals, s’anomenen elements. Quan els àtoms són diferents, s’anomenen compostos.

En un enllaç es poden formar:

• Molècula: Agrupació discreta d’àtoms (N₂ i H₂O)
• Cristall: Agrupació que forma una estructura ordenada d’àtoms a l’espai, que s’anomena xarxa cristal·lina (sodi i clorur de cesi).

Lewis (1916) va proposar la teoria de l’enllaç, la qual deia que els àtoms es combinen amb la finalitat d’aconseguir una configuració electrònica més estable, i la màxima estabilitat s’aconsegueix quan s’arriba a la configuració del gas noble.

Un enllaç químic es forma per cessió, presa o ús compartit dels electrons dels àtoms, de manera que tots dos aconsegueixen la configuració electrònica més estable. Sovint serà la configuració del gas noble, que té vuit electrons a la capa de valència.

Exemple:

Sofre: 16 electrons = 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

Últim nivell = 6 electrons (3s²+3p⁴= 6)

Per arribar a 8 li falten 2 electrons.

La força que manté units els àtoms en un enllaç químic és molt gran i sol ser de naturalesa electrostàtica. Per trencar un enllaç d’aquest tipus cal una gran quantitat d’energia en forma de calor o elèctrica.

Tipus d'Enllaços

Enllaços Iònics

Es formen entre àtoms d’un element metàl·lic i un no metàl·lic. Aquesta unió és una unió d’ions que tenen signe oposat i estan units per una atracció electrostàtica.

Exemple: El clor té 7 electrons a l’últim nivell i el sodi només un. Per tant, formen ions: el sodi en perd 1 (Na+) i el clor en guanya 1 (Cl-) = clorur de sodi.

El que s’uneix amb un enllaç iònic sempre són ions, que queden fortament units i aconsegueixen la configuració electrònica d’un gas noble (+estabilitat).

Propietats dels compostos iònics:

• Temperatura de fusió i ebullició molt altes.
• Sòlids amb una gran fragilitat.
• Solubilitat en l’aigua variable.
• En estat sòlid no condueixen electricitat, però en líquid sí.

Enllaços Covalents

És aquell que es realitza quan dos àtoms que s’uneixen comparteixen electrons. Quan es combinen elements no metàl·lics, normalment necessiten pocs electrons per tenir una bona estabilitat. Quan es combinen entre ells, el que fan és compartir electrons per aconseguir ser estables.

Tipus d’enllaç covalent:

• Enllaç simple: Enllaç covalent amb què només es comparteix un parell d’electrons.
• Enllaç doble: Quan dos àtoms s’uneixen i per tenir la màxima estabilitat els fan falta dos electrons, formen un enllaç doble.
• Enllaç triple: Enllaç covalent que per tenir la màxima estabilitat necessita compartir tres parells d’electrons.

Representació simbòlica d’un enllaç covalent:

Ens diu o ens expressa el número d’àtoms que hi ha a cada molècula.

Propietats de les substàncies que es formen amb els enllaços covalents:

Les substàncies covalents poden formar dos tipus de substàncies:

• Xarxa cristal·lina: Els enllaços que es formen per formar cristalls són enllaços molt forts, per tant, amb això obtenim sòlids amb molta duresa. Per aquesta raó els cristalls tenen un punt de fusió i un punt d’ebullició molt alts.
• Substància molecular: Són substàncies insolubles en l’aigua, però solubles en altres dissolvents orgànics. Aquests tenen una temperatura de fusió i ebullició baixes i no condueixen corrent elèctric. Són líquids o gasos a temperatura ambient.

Enllaç Metàl·lic

Són enllaços en què s’uneixen un element metall amb un altre metall. Els metalls es caracteritzen per la seva tendència a perdre electrons, ja que tenen pocs electrons a l’últim nivell. En canvi, els no metalls es caracteritzen per tenir una tendència a guanyar electrons perquè tenen més electrons a la capa de valència.

Els enllaços metàl·lics es formen degut al fet que els elements metàl·lics tenen tendència a formar cations estables que s’envolten d’un núvol d’electrons. L’estructura resultant d’aquests enllaços és una xarxa tridimensional que està unida tot i les fortes repulsions que hi ha entre els cations gràcies als electrons que donen cohesió a l’estructura cristal·lina metàl·lica.

Propietats de les substàncies metàl·liques:

1. Tenen una brillantor deguda al núvol d’electrons.
2. Són sòlids o líquids densos.
3. Són insolubles a qualsevol dissolvent corrent, això és degut a la forta unió dels àtoms.
4. Poden ser deformats en capes fines sense trencar-se (mal·leabilitat) o deformats en fils (ductilitat).
5. Condueixen l’electricitat i la calor degut als electrons que tenen i que es poden desplaçar.

Formulació

Anomenar

És escriure el nom d’una substància a partir de la fórmula.

NH₃ → amoníac

CaO → òxid de calci

Formular

És escriure la fórmula d’una substància a partir del nom.

Florur d’hidrogen → HF

Clorur de potassi → KCl

Per anomenar i formular necessitem les valències dels àtoms o nombre d’oxidació: són la capacitat que té un element per unir-se a altres elements. Un mateix element pot tenir més d’una valència.

Sodi (Na) +1 Na → O

Calci (Ca) +2 O ← Ca → O

Quan formulem un compost ha de ser neutre, és a dir, que la suma de les càrregues doni 0.

Ca₂O₂

+2 -2

+4 -4 → és neutre = 0

Compostos Binaris

• Són els compostos formats per la unió de dos àtoms (2 elements) → Ca₂O₂ // Ca₂Cl
• Si la combinació dels elements és un element metàl·lic i un no metàl·lic, el metàl·lic sempre s’escriu a l’esquerra i el no metàl·lic a la dreta (MgCl₂)
• Quan tenim la combinació de dos àtoms no metàl·lics s’escriu a l’esquerra l’àtom que hi ha més a l’esquerra d’aquesta llista:

B

Per formular:

1. Escriure el símbol dels àtoms.
2. Buscar les valències de cada àtom.
3. Les valències de cada àtom s’intercanvien amb un subíndex.
4. Si es pot, es simplifiquen els subíndexs (sempre en positiva).

Per anomenar:

Utilitzarem la nomenclatura sistemàtica:

• S’escriu el nom dels àtoms que intervenen i s’indica amb un prefix el nombre d’àtoms de cada element:

-1= mono

-2= di

-3= tri

-4= tetra

-5= penta

-6= hexa

• L’element situat més a la dreta s’escriu amb la terminació UR (sempre) a excepció de l’oxigen que s’escriu òxid. → hidrur, clorur, fluorur.
• L’element situat a l’esquerra no l’hi posem mai el prefix mono.

-Quan l’oxigen va en segona posició es diu òxid

-Quan l’hidrogen va en segona posició es diu hidrur

-Quan un no metàl·lic va en segona posició es diu UR

Exemples:

SnO → òxid d’estany

SnO₃ → triòxid d’estany

NaH → hidrur de sodi