¿Alguna vez te has preguntado qué hace que el universo se mantenga unido? Aquí hay una pista: no es un frasco de súper pegamento cósmico de tamaño industrial. No, el secreto para mantener las cosas juntas es un proceso de enlace químico conocido como enlace valente, donde los electrones en las capas externas de los átomos se unen entre sí para formar moléculas. Los enlaces covalentes son algunos de los enlaces más poderosos del universo.
El padre de los enlaces covalentes - Irving Langmuir
El mundo de la ciencia química conoció el principio de covalencia en 1919. El futuro químico ganador del Premio Nobel, Irving Langmuir, acuñó el término para describir los enlaces moleculares formados por electrones en la capa más externa o valencia de los átomos. El término 'enlace covalente' entró en uso por primera vez en 1939.
Irving Langmuir, químico estadounidense, nació en Brooklyn, Nueva York, el 31 de enero de 1881, como el tercero de cuatro hijos de Charles Langmuir y Sadie Comings. Langmuir se graduó como ingeniero metalúrgico de la Escuela de Minas de la Universidad de Columbia en 1903 y obtuvo su maestría y doctorado. en química en 1906. Su trabajo en química de superficies sería recompensado con el Premio Nobel de Química, en 1932.
Átomos y moléculas: ¿realmente importan?
En pocas palabras, sin los átomos, el universo no existiría. Esto se debe a que los átomos son los componentes básicos de la materia. ¿Qué se entiende exactamente por materia? En las ciencias físicas y químicas, 'materia' se define como aquello que ocupa el espacio y posee masa en reposo, especialmente a diferencia de la energía. Entonces, en pocas palabras, la 'materia' lo es todo.
Los átomos están formados por tres partículas subatómicas básicas: protones, neutrones y electrones. Los protones son partículas subatómicas que mantienen una carga eléctrica positiva. Los neutrones son partículas subatómicas que no tienen carga eléctrica ni positiva ni negativa, es decir, neutrales. Los protones y neutrones se combinan para formar el núcleo de un átomo. Los electrones, el tipo de partícula subatómica final, mantienen una carga eléctrica negativa y orbitan el núcleo atómico como una nube.
Entonces, ¿qué son las moléculas? Las moléculas son ni más ni menos que átomos que son atraídos por otros átomos lo suficiente como para formar un enlace. Un enlace de valencia.
Enlace molecular: tipos de enlaces Valent
Cuando los átomos se unen entre sí para formar moléculas, el proceso puede ocurrir de diferentes formas. La principal forma en que los átomos se unirán se conoce como covalente. El término covalente se refiere al hecho de que el enlace implica compartir uno o más pares de electrones. También hay otras formas en que los átomos pueden formar enlaces valente, que incluyen:
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- Enlaces o enlaces iónicos formado cuando un átomo cede uno o más electrones a otro átomo.
- Enlaces metálicos, el tipo de químico vinculación que mantiene unidos los átomos de los metales. Los enlaces metálicos son la atracción forzada entre los electrones de valencia y los átomos metálicos.
Enlaces moleculares covalentes: elementos frente a compuestos
A medida que se producen atracciones de valencia entre los átomos, se forman enlaces moleculares o sustancias que son compuestos o elementos. Aunque los compuestos moleculares y los elementos moleculares se producen como resultado de un enlace covalente, también existe una diferencia importante entre los dos.
La diferencia entre una molécula de un compuesto y una molécula de un elemento es que en una molécula de un elemento, todos los átomos son iguales. Por ejemplo, en una molécula de agua (un compuesto), hay un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. Pero en una molécula de oxígeno (un elemento), ambos átomos son oxígeno.
Ejemplos de compuestos de enlace covalente
Hay muchos ejemplos de compuestos que tienen enlaces covalentes, incluidos los gases de nuestra atmósfera, los combustibles comunes y la mayoría de los compuestos de nuestro cuerpo. A continuación se muestran tres ejemplos.
Molécula de metano (CH4)
La configuración electrónica del carbono es 2,4. Necesita 4 electrones más en su capa exterior para ser como el neón de gas noble. Para hacer esto, un átomo de carbono comparte cuatro electrones con los electrones individuales de cuatro átomos de hidrógeno. La molécula de metano tiene cuatro enlaces sencillos C-H.
Molécula de agua (H2O)
Un átomo de oxígeno se une a dos átomos de hidrógeno. La molécula de agua tiene dos enlaces simples O-H.
Dióxido de carbono (CO2)
Un átomo de carbono se une a dos átomos de oxígeno. La molécula de dióxido de carbono tiene dos enlaces C = O.
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Ejemplos de elementos de enlace covalente
Cuando los átomos iguales forman enlaces moleculares covalentes, los resultados son elementos covalentes. Los elementos covalentes no metálicos que se encuentran en la tabla periódica incluyen:
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- hidrógeno
- carbón
- nitrógeno
- fósforo
- oxígeno
- azufre y selenio.
Además, todos los elementos halógenos, incluidos:
- flúor
- cloro
- bromo
- el yodo y el astato son todos elementos covalentes no metálicos.
Enlaces covalentes polares y no polares
A diferencia de los enlaces iónicos, los enlaces covalentes a menudo se forman entre átomos donde uno de los átomos no puede alcanzar fácilmente una configuración de capa de electrones de gas noble a través de la pérdida o ganancia de uno o dos electrones. ... Por lo tanto, los átomos que se unen covalentemente comparten sus electrones para completar su capa de valencia.
Cuanto mayor es la diferencia de electronegatividad, más iónico es el enlace. Los enlaces que son parcialmente iónicos son enlaces covalentes polares. Los enlaces covalentes no polares, con partes iguales de los electrones del enlace, surgen cuando las electronegatividades de los dos átomos son iguales.
Ejemplos de enlaces covalentes polares
En un enlace covalente polar, los electrones compartidos por los átomos pasan una mayor cantidad de tiempo, en promedio, más cerca del núcleo de oxígeno que del núcleo de hidrógeno. Esto se debe a la geometría de la molécula y a la gran diferencia de electronegatividad entre el átomo de hidrógeno y el átomo de oxígeno.
Una molécula de agua, abreviada como H2O, es un ejemplo de enlace covalente polar. Los electrones se comparten de manera desigual, y el átomo de oxígeno pasa más tiempo con los electrones que con los átomos de hidrógeno. Dado que los electrones pasan más tiempo con el átomo de oxígeno, lleva una carga negativa parcial.
Ejemplos de enlaces covalentes no polares
Es menos probable que las moléculas no polares puedan disolverse en agua. Una sustancia no polar es aquella que no tiene dipolo, lo que significa que tiene una distribución equitativa de electrones en su estructura molecular. Los ejemplos incluyen dióxido de carbono, aceites vegetales y productos derivados del petróleo.
Un ejemplo de enlace covalente no polar es el enlace entre dos átomos de hidrógeno porque comparten los electrones por igual. Otro ejemplo de enlace covalente no polar es el enlace entre dos átomos de cloro porque también comparten los electrones por igual.
Enlaces covalentes: siete cosas para recordar
Aquí hay algunos puntos clave para ayudarlo a recordar lo que acaba de aprender sobre los enlaces covalentes:
- Los enlaces de valencia y covalentes unen los átomos para formar moléculas.
- Los átomos pueden unirse de tres formas principales: enlaces covalentes, enlaces iónicos y enlaces metálicos.
- El término enlace covalente describe los enlaces en compuestos que resultan de compartir uno o más pares de electrones.
- Los enlaces iónicos, donde los electrones se transfieren entre los átomos, ocurren cuando los átomos con solo unos pocos electrones en su capa exterior dan los electrones a los átomos a los que les faltan unos pocos de su capa exterior.
- En los enlaces metálicos, una gran cantidad de átomos pierden sus electrones. Se mantienen unidos en una red por la atracción entre electrones 'libres' y núcleos positivos.
- Un átomo que pierde un electrón se carga positivamente; un átomo que gana un electrón se carga negativamente, por lo que los dos átomos se unen por la atracción eléctrica de los opuestos.
- Debido a que están cargados negativamente, los electrones compartidos se atraen igualmente al núcleo positivo de ambos átomos involucrados. Los átomos se mantienen unidos por la atracción entre cada núcleo y los electrones compartidos.