La teoría del enlace covalente
fue propuesta en 1916 por el químico americano Gilbert Newton Lewis, al introducir la noción de un enlace
covalente en el que la combinación química
entre dos átomos se produce al compartir un par de electrones, con un electrón
donado por cada átomo.
Un enlace covalente se
forma por la compartición de electrones.
El modelo más simple lo constituye la
idea de que un átomo formará tantos enlaces covalentes como electrones
desapareados posea. Cada electrón
desapareado lo emplearía en un enlace con otro átomo que a su vez pondría el
suyo propio, quedando así un enlace a través de estos electrones, que
pertenecerían simultáneamente a ambos átomos.
Al número de electrones desapareados que posee un átomo se le denomina covalencia,
y corresponde al número de enlaces covalentes que puede formar.
Cuando no
existe suficiente diferencia de electronegatividad entre los átomos como para
que exista una transferencia electrónica, se tendrá como resultado la
compartición de uno o más pares de electrones entre los átomos, es decir que se
forma un enlace covalente, dando lugar a una molécula con energía de
atracción débil, constituyendo sustancias con bajos puntos de fusión y ebullición
en comparación con las que presentan enlaces iónicos.
El enlace
covalente puede ser: simple, doble o triple, según la forma de compartir uno,
dos o tres pares de electrones respectivamente. En esta categoría se puede
encontrar sustancias como el oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, dióxido de carbono,
naftaleno, agua, amoníaco, etc, muchas de las cuales se encuentran a temperatura
y presión ordinarias en forma de gases constituidos por moléculas de una gran
estabilidad.
Como ejemplo de una
molécula con enlace covalente puede considerarse al cloro gaseoso, esta
sustancia existe en la naturaleza como molécula diatómica (Cl2 ). Cada átomo de
cloro posee en su configuración electrónica externa un electrón libre, por
consiguiente al acercarse dos átomos en las mismas condiciones, los electrones
son atraídos de manera simultánea por ambos núcleos, lográndose la formación de un enlace por compartición de electrones,
es decir un enlace covalente.
PROPIEDADES
DE LOS COMPUESTOS COVALENTES
1.
Los compuestos con enlaces
covalentes existen como gases, líquidos o sólidos con puntos de fusión, por lo
general menores que 300 0C.
2.
La mayoría son insolubles en
disolventes polares, pero solubles en disolventes no polares (compuestos
orgánicos) como el hexano (C6H14) o benceno ( C6H6).
3.
Los compuestos covalentes líquidos o fundidos no conducen la
electricidad.
4.
En solución acuosa (disueltos en
agua) suelen ser malos conductores de la electricidad porque no contienen
partículas con carga.
ENLACES COVALENTES POLARES Y APOLARES
Los enlaces
covalentes pueden ser polares o no polares (apolares). Los átomos similares que comparten electrones poseen una
distribución de carga simétrica permitiendo definir propiedades isotrópicas en
las moléculas, es decir que no poseen regiones preferenciales de
electronegatividad, como es el caso del cloro gaseoso, Cl2 y el hidrógeno gaseoso, H2. Este tipo de enlace se denomina no polar o
apolar en función de la diferencia de electronegatividades, por consiguiente el
cambio de energía es aproximadamente igual a cero.
En un enlace no polar, como el de
la molécula de hidrógeno gaseoso ( H2 ), el par de electrones se
comparte por igual entre los dos núcleos de hidrógeno, esto debido a
que ambos átomos de hidrógeno poseen el mismo valor de electronegatividad, lo
que implica que los electrones que comparten experimenten igual atracción por
ambos núcleos y por lo tanto, pasan el “mismo tiempo” cerca de cada núcleo.
En un enlace covalente no polar la
densidad electrónica es simétrica en torno a un plano perpendicular a la línea
que une a los dos núcleos. Este tipo de enlace se lleva a cabo entre elementos
de la misma clase, formando moléculas diatómicas (H2, N2,
F2 y Cl2). Los
enlaces covalentes en todas las moléculas diatómicas homonucleares son de tipo
no polar.
Por
otra parte, las moléculas diatómicas heteronuclerares, tienden a
presentar enlace covalente polar. Por ejemplo, la molécula de fluoruro de
hidrógeno, HF, que a temperatura ambiente se presenta como una sustancia
gaseosa presenta entre sus átomos enlace covalente, este enlace tiene cierto
grado de polaridad debido a que los átomos de H y F no tienen igual
electronegatividad, y por lo mismo no atraen a los electrones de igual manera.
La electronegatividad
del hidrógeno es 2.1 y la del flúor 4.0, es evidente que el átomo de flúor por
tener mayor electronegatividad, atrae el par de electrones compartidos con
mayor fuerza que el hidrógeno, dando lugar a una distribución asimétrica de
densidad electrónica; la densidad electrónica se distorsiona en dirección del
átomo de flúor por ser el más electronegativo, haciendo que el átomo de
hidrógeno sea ligeramente positivo (adquiere una carga parcial positiva),
mientras que el átomo de flúor adquiere una carga parcial negativa, siendo
estas cargas las que permiten definir a la molécula de HF como una molécula polar (posee un polo
positivo y uno negativo). Generalmente las
cargas parciales se representa con la letra griega “delta” (δ), para el HF, la
representación es:
Los enlaces covalentes polares pueden considerarse intermedios entre los enlaces covalentes puros ( no polares ), en los que el par de electrones se comparten de manera igual, y los enlaces iónicos puros (en los que hay transferencia total de electrones de uno a otro átomo. Otro par de moléculas que presentan enlace covalente polar son las moléculas de agua y las del cloruro de hidrógeno (HCl). La polaridad del enlace que une los átomos de estas moléculas resulta por la diferencia de electronegatividades entre sus átomos constituyentes, dando como resultado una desigual compartición de electrones. El átomo de cloro tiene una atracción más fuerte que al átomo de hidrógeno hacia los electrones que comparten.
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