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Los enlaces quimicos - los parametros de la estructura molecular, los Enlace iónico, los Enlaces covalentes, la geometría molecular



1. Los parametros de la estructura molecular.
La espectroscopia ha llegado a convertirse en una de las técnicas mas importantes para la determinación de la estructura molecular. En este trabajo mediante una simulación computacional a partir del espectro experimental obtenido de un gas (formado por moléculas diatómicas), se determinan los parametros moleculares y termodinamicos del mismo.

2. Los Enlace iónico
El enlace iónico es un tipo de interacción electrostatica entre atomos que tienen una gran diferencia de electronegatividad. No hay un valor preciso que distinga la ionicidad a partir de la diferencia de electronegatividad, pero una diferencia sobre 2.0 suele ser iónica, y una diferencia menor a 1.5 suele ser covalente. En palabras mas sencillas, un enlace iónico es aquel en el que los elementos involucrados aceptan o pierden electrones (se da entre un catión y un anión) o dicho de otra forma, es aquel en el que un elemento mas electronegativo atrae a los electrones de otro menos electronegativo.3 El enlace iónico implica la separación en iones positivos y negativos. Las cargas iónicas suelen estar entre -3e a +3e.


Los enlaces iónicos se forman entre atomos que poseen energía de ionización y afinidad electrónica muy diferentes. Esta situación permite a un atomo transmitir uno o mas electrones de valencia a su compañero. A partir de la configuración electrónica de un elemento se puede deducir su capacidad para recoger o ceder electrones. Un metal alcalino puede transformarse facilmenteen un ion positivo mediante un gasto de energía igual a su P.I. En cambio un halógeno tiene tendencia a ganar 1e- para adquirir la configuración de gas noble, transformandose en un ion negativo y cediendo una cantidad de energía igual a su AE. (Afinidad electrónica. Cuando dos atomos de electronegatividades muy diferentes se hallan uno en presencia de otro se producira la transferencia de una e- desde el elemento menos electronegativo al mas electronegativo. Es facil deducir que estos iones de signo contrario se uniran por fuerzas electroestaticas de unión. Se forma entre metales alcalinos y alcalino-térreos con halógenos y alógenos dando lugar a compuestos sólidos de puntos de fusión elevados y que fundidos o en disolución son buenos conductores. Ej.: el ClNa no existe como molécula aislada sino que se encuentra formando parte de redes cristalinas en las que los iones se sitúan unas alrededor de otras de manera que la atracción electrostatica sea maxima entre ellas.
-Se presenta entre los elementos con gran diferencia de electronegatividad es decir alejados de la tabla periódica: entre metales y no metales. 2) Los compuestos que se forman son sólidos cristalinos con puntos de fusión elevados. 3) Se da por transferencia de electrones: un atomo pierde y el otro 'GANA' 4) Se forman iones (cationes y aniones
Ejemplo de Iónicos: NaCl (cloruro de sodio)

3. los Enlaces covalentes.
Enlace covalente: se forma por compartición de e- entre los distintos atomos que forman la molécula. La diferenciade electronegatividad de los atomos que forman la molécula puede variar desde cero hasta valores muy pequeños que en ningún caso puede dar lugar a que se produzca transferencia de electrones. Cada atomo tiende a adquirir su configuración mas estable compartiendo electrones con atomos de estructuras similares
El enlace covalente polar es intermediado en su caracter entre un enlace covalente y un enlace iónico. Los atomos enlazados de esta forma tienen carga eléctrica neutra.
Los enlaces covalentes pueden ser simples cuando se comparte un solo par de electrones, dobles al compartir dos pares de electrones, triples cuando comparten tres pares de electrones, o cuadruples cuando comparten cuatro pares de electrones.
Los enlaces covalentes no polares se forman entre atomos iguales, no hay variación en el número de oxidación. Los enlaces covalentes polares se forman con atomos distintos con gran diferencia de electronegatividades. La molécula es eléctricamente neutra, pero no existe simetría entre las cargas eléctricas originando la polaridad, un extremo se caracteriza por ser electropositivo y el otro electronegativo.
En otras palabras, el enlace covalente es la unión entre atomos en donde se da un compartimiento de electrones, los atomos que forman este tipo de enlace son de caracter no metalico. Las moléculas que se forman con atomos iguales (mononucleares) presentan un enlace covalente pero en donde la diferencia de electronegatividades es nula.
Se presenta entre los elementos con pocadiferencia de electronegatividad, es decir cercanos en la tabla periódica o bien, entre el mismo elemento para formar moléculas diatómicas.
Enlace covalente coordinado: El enlace covalente coordinado, algunas veces referido como enlace dativo, es un tipo de enlace covalente, en el que los electrones de enlace se originan sólo en uno de los atomos, el donante de pares de electrones, o base de Lewis, pero son compartidos aproximadamente por igual en la formación del enlace covalente. Este concepto esta cayendo en desuso a medida que los químicos se pliegan a la teoría de orbitales moleculares. Algunos ejemplos de enlace covalente coordinado existen en nitronas y el borazano. El arreglo resultante es diferente de un enlace iónico en que la diferencia de electronegatividad es pequeña, resultando en una covalencia. Se suelen representar por flechas, para diferenciarlos de otros enlaces. La flecha muestra su cabeza dirigida al aceptor de electrones o acido de Lewis, y la cola a la base de Lewis. Este tipo de enlace se ve en el ion amonio.

4. Orbitales atómicos y moleculares.

5. La geometría molecular.
La geometría molecular o estructura molecular se refiere a la disposición tri-dimensional de los atomos que constituyen una molécula. Determina muchas de las propiedades de las moléculas, como son la reactividad, polaridad, fase, color, magnetismo, actividad biológica, etc. Actualmente, el principal modelo de geometría molecular es la Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de Valencia (TRePEV),empleada internacionalmente por su gran predictibilidad.
Determinación de la geometría molecular
Las geometrías moleculares se determinan mejor a temperaturas próximas al cero absoluto porque a temperaturas mas altas las moléculas presentaran un movimiento rotacional considerable. En el estado sólido la geometría molecular puede ser medida por Difracción de rayos X. Las geometrías se pueden calcular por procedimientos mecanico cuanticos ab initio o por métodos semiempíricos de modelamiento molecular. Las moléculas grandes a menudo existen en múltiples conformaciones estables que difieren en su geometría molecular y estan separadas por barreras altas en la superficie de energía potencial.
La posición de cada atomo se determina por la naturaleza de los enlaces químicos con los que se conecta a sus atomos vecinos. La geometría molecular puede describirse por las posiciones de estos atomos en el espacio, mencionando la longitud de enlace de dos atomos unidos, angulo de enlace de tres atomos conectados y angulo de torsión de tres enlaces consecutivos.
6. La polaridad del enlace.
La polaridad química o solo polaridad es una propiedad de las moléculas que representa la separación de las cargas eléctricas en la misma. Esta propiedad esta íntimamente relacionada con otras propiedades como la solubilidad, punto de fusión, punto de ebullición, fuerzas intermoleculares, etc. Una molécula polar puede ser NaCl que es muy polar y puede disociar con agua que a la vez es sumamente polar.
Al formarse una moléculade modo enlace iónico el par de electrones tiende a desplazarse hacia el atomo que tiene mayor electronegatividad. Esto origina una densidad de carga desigual entre los núcleos que forman el enlace (se forma un dipolo eléctrico). El enlace es mas polar cuanto mayor sea la diferencia entre las electronegatividades de los atomos que se enlazan; así pues, dos atomos iguales atraeran al par de electrones covalente con la misma fuerza (establecida por la Ley de Coulomb) y los electrones permaneceran en el centro haciendo que el enlace sea apolar.
Pero un enlace polar no requiere siempre una molécula polar; para averiguar si una molécula es polar hay que atender a la cantidad de enlaces polares y la estructura de la molécula. Para ello es necesario determinar un parametro físico llamado momento dipolar eléctrico del dipolo eléctrico. Se define como una magnitud vectorial con módulo igual al producto de la carga q por la distancia que las separa d, cuya dirección es la recta que las une, y cuyo sentido va de la carga negativa a la positiva. Esta magnitud es, por tanto, un vector; y la polaridad sera la suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces.
De esta manera una molécula que solo contiene enlaces apolares es siempre apolar, ya que los momentos dipolares de sus enlaces son nulos. En moléculas diatómicas son apolares las moléculas formadas por un solo elemento o elementos con diferencia de electronegatividad muy reducida.
Seran también apolares las moléculas simétricas por el mismomotivo. El agua, por ejemplo, es una molécula fuertemente polar ya que los momentos dipolares de los enlaces dispuestos en 'V' se suman ofreciendo una densidad de carga negativa en el oxígeno y dejando los hidrógenos casi sin electrones.
La polaridad es una característica muy importante ya que puede ayudarnos a reconocer moléculas (por ejemplo a diferenciar el trans-dicloroetano que es apolar y el cis-dicloroetano que es fuertemente polar). También es importante en disoluciones ya que un disolvente polar solo disuelve otras sustancias polares y un disolvente apolar solo disuelve sustancias apolares ('semejante disuelve a semejante'). Aunque la polaridad de un disolvente depende de muchos factores, puede definirse como su capacidad para solvatar y estabilizar cargas. Por último la polaridad influye en el estado de agregación de las sustancias así como en termodinamica, ya que las moléculas polares ofrecen fuerzas intermoleculares (llamadas fuerzas de atracción dipolo-dipolo) ademas de las fuerzas de dispersión o fuerza de London.
7. Los enlaces múltiples.
Enlaces Múltiples Los atomos pueden formar distintos enlaces covalentes: En un enlace sencillo, dos atomos se unen por medio de un par de electrones. En muchos compuestos se formar enlaces múltiples, es decir, enlaces formados cuando dos atomos comparten dos o mas pares de electrones. Si dos atomos comparten dos pares de electrones, el enlace covalente se denomina enlace doble. Un triple enlace surge cuando dos atomos comparten tres pares deelectrones. Formación de los enlaces covalentes. Se forma cuando dos atomos comparten uno o mas pares de electrones. Este tipo de enlace ocurre cuando la diferencia de electronegatividades entre los elementos (atomos) es cero o relativamente pequeña. El enlace covalente se representa con una línea recta que une a los 2 atomos, por ejemplo: O-H Veamos un caso simple de enlace covalente, la reacción de dos atomos de hidrógeno para formar una molécula H2. Un atomo aislado de hidrógeno tiene la configuración electrónica del estado fundamental 1s1, con la densidad de probabilidad para este único electrón esféricamente distribuida en torno al núcleo del hidrógeno.

8. los Enlaces multicentrados.

9. Los enlaces metalicos.
Un enlace metalico es un enlace químico que mantiene unidos los atomos (unión entre núcleos atómicos y los electrones de valencia, que se juntan alrededor de éstos como una nube) de los metales entre sí. Estos atomos se agrupan de forma muy cercana unos a otros, lo que produce estructuras muy compactas. Se trata de líneas tridimensionales que adquieren estructuras tales como: la típica de empaquetamiento compacto de esferas (hexagonal compacta), cúbica centrada en las caras o la cúbica centrada en el cuerpo. En este tipo de estructura cada atomo metalico esta dividido por otros doce atomos (seis en el mismo plano, tres por encima y tres por debajo). Ademas, debido a la baja electronegatividad que poseen los metales, los electrones de valencia son extraídos de sus orbitales. Este enlacesólo puede estar en sustancias en estado sólido
Los metales se caracterizan por poseer un número pequeño de electrones en la capa exterior de los atomos, según la teoría del enlace metalico, estos electrones forman un gas electrónico, que ocupa bandas limitadas en el seno del metal, las llamadas zonas de Brillain, y pueden pasar facilmente de unas a otras, lo que justifica la relativa libertad de que disponen dentro de la red. Así los metales estarían constituidos por cationes, atomos que han perdido electrones, con posiciones fijas y nubes de electrones pertenecientes al conjunto.
Generalmente se considera que el enlace metalico consiste de un grupo de iones positivos y una gran cantidad de electrones, los cuales pueden moverse libremente entre los iones. Este comportamiento influye sobre las propiedades generales de los metales como en el caso de su habilidad para conducir la corriente eléctrica.

Por ejemplo
En un trozo de sodio metalico, los iones estan localizados en una posición fija en el metal y los electrones de valencia (uno por cada atomo de sodio) estan libres para moverse entre las varias nubes electrónicas. Por tanto, en los metales las fuerzas de atracción que deben superarse para realizar la conversión del estado sólido al estado líquido o desde el estado líquido al estado gaseoso son bastante fuertes. Por supuesto, estas fuerzas de atracción varían de un metal a otro pero en general son muy fuertes
CARACTERÍSTICAS DEL ENLACE METALICO.
Maleabilidad y Ductilidad
Cuando unpedazo del metal se somete a presión externa, los cationes metalicos pueden “resbalar” unos sobre otros, debido a la capa de electrones que los separa. El metal se deforma pero no se rompe, a diferencia de los cristales iónicos. Esta es la explicación de su maleabilidad y de la ductillidad.

Los núcleos de los metales se organizan en estructuras ordenadas. Imagina que colocamos sobre una superficie lisa 14 bolas de billar.

Si posteriormente se agregan mas bolas en una segunda capa, se colocarían en los huecos que forman cada tres bolas de la primera capa. Para añadir bolas en una tercera capa hay ahora dos opciones; o escogemos los huecos de la segunda capa que estan directamente sobre las bolas de la primera, o usamos aquellos que se encuentran sobre huecos de la primera capa. Si se escoge la primera opción se obtiene una estructura llamada hexagonal de empaquetamiento compacto, mientras que la segunda da lugar a las estructuras cúbicas centradas en las caras.
Aleaciones
Muchos de los metales que conocemos no son puros, sino aleaciones.
Una aleación es una disolución sólida, y se prepara disolviendo un metal en otro, generalmente cuando ambos estan en estado líquido. La aleación tiene propiedades fisicoquímicas diferentes de las de metales originales.
Por ejemplo
El oro puro (denominado de 24 quilates) es demasiado blando para usarlo en joyería.
Para hacerlo mas fuerte se alea con plata y cobre, lo que en una proporción de 25% da lugar a una aleación conocida como oro de 18 quilates.


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