Enlace covalente
Los enlaces covalentes son enlaces químicos entre dos átomos no metálicos. Un ejemplo es el agua, donde el hidrógeno (H) y el oxígeno (O) se unen para formar (H2 O). Una capa exterior completa suele tener ocho electrones, o dos en el caso del hidrógeno o el helio. Los electrones de valencia son los electrones que se mantienen relativamente sueltos en la capa exterior del átomo. La estructura de las capas de electrones viene determinada por la mecánica cuántica).
El número de electrones de un átomo viene determinado por el número de protones del mismo. Los electrones orbitan alrededor de los núcleos atómicos, y son como caminos orbitales difusos alrededor de un núcleo atómico. La primera capa tiene hasta dos electrones. Las capas siguientes suelen contener hasta ocho. Los enlaces covalentes se forman cuando los átomos comparten electrones de valencia.
Si, por ejemplo, un átomo tuviera nueve electrones, los dos primeros orbitan muy cerca del núcleo y los siete siguientes un poco más lejos. Los siete electrones exteriores están menos apretados que los dos interiores porque están más alejados del núcleo cargado positivamente. Si este átomo se acerca a otro átomo, con un electrón poco apretado en su capa exterior, un nuevo orbital estará disponible para el electrón poco apretado. Este nuevo orbital del electrón está ligado a ambos núcleos atómicos y tiene un nivel de energía más bajo que el orbital original del electrón. El electrón puede saltar espontáneamente a él y emitir un fotón con el exceso de energía. Ahora tenemos un electrón orbitando ambos átomos, lo que hace que el átomo que proporcionó el electrón tenga una pequeña carga neta positiva y que el otro átomo tenga una pequeña carga neta negativa. Los dos átomos están ahora unidos por la fuerza electromagnética de atracción entre las cargas positivas y negativas. Esto se denomina enlace covalente. Para romper este enlace se necesita la misma cantidad de energía que se liberó cuando se formó.
Una molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno unidos por un enlace covalente. En este caso, el átomo de oxígeno comparte un electrón con cada átomo de hidrógeno. Esto significa que el átomo de oxígeno tiene una pequeña carga neta positiva y el átomo de hidrógeno una pequeña carga neta negativa. Como resultado, los átomos de oxígeno e hidrógeno se atraen entre sí debido a la fuerza electromagnética. Por ello, la molécula de agua es una molécula polar: su carga no está distribuida uniformemente.
Enlaces covalentes del agua (H2O)
Tipos de enlace covalente
Los orbitales atómicos (excepto los orbitales s) forman diferentes tipos de enlaces covalentes:
- Los enlaces sigma (σ) son los enlaces covalentes más fuertes. Tienen una superposición de orbitales en dos átomos diferentes. Un enlace simple suele ser un enlace σ.
- Los enlaces Pi (π) son más débiles y se deben al solapamiento lateral entre los orbitales p (o d).
- Un doble enlace entre dos átomos dados tiene un enlace σ y otro π, y
- un triple enlace tiene un enlace σ y dos π.
Los enlaces covalentes son más débiles que los iónicos y tienen un punto de fusión más bajo. Además, suelen ser malos conductores de la electricidad y el calor.
Longitud de enlace
En química, la longitud del enlace es la medida del tamaño de un enlace covalente. Como las moléculas son muy pequeñas, se miden en picómetros, es decir, una millonésima parte de la milmillonésima parte de un metro.
La química de las moléculas se explica sobre todo por sus enlaces, y éstos se deben a su estructura de electrones.
Dibujo del benceno. Se muestran las longitudes y los ángulos de enlace.
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Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es un enlace covalente?
R: Un enlace covalente es un enlace químico entre dos átomos no metálicos, en el que los átomos comparten electrones de valencia. Esto crea un orbital de electrones que está ligado a ambos núcleos atómicos y tiene un nivel de energía más bajo que el orbital de electrones original. Como resultado, el átomo que proporcionó el electrón tiene una pequeña carga neta positiva y el otro átomo tiene una pequeña carga neta negativa, que se mantienen unidos por una fuerza electromagnética de atracción entre cargas positivas y negativas.
P: ¿Cuántos electrones suele tener un átomo en su capa externa?
R: La capa externa de un átomo suele contener hasta ocho electrones, o dos en el caso del hidrógeno o el helio.
P: ¿Qué determina el número de electrones de un átomo?
R: El número de electrones de un átomo viene determinado por el número de protones del átomo.
P: ¿Cómo se forman los enlaces covalentes?
R: Los enlaces covalentes se forman cuando los átomos se acercan entre sí y un electrón suelto de un átomo salta a un nuevo orbital que se une a ambos núcleos atómicos con un nivel de energía más bajo que antes. El resultado es que un átomo tiene una pequeña carga neta positiva y el otro una pequeña carga neta negativa, lo que crea una fuerza electromagnética de atracción entre ellos.
P: ¿Qué tipo de molécula es el agua?
R: Las moléculas de agua están formadas por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno unidos por enlaces covalentes, lo que la convierte en una molécula polar porque su carga no está distribuida uniformemente.
P: ¿Dónde orbitan los electrones alrededor de los núcleos atómicos?
R: Los electrones orbitan alrededor de los núcleos atómicos como trayectorias orbitales difusas.
