Uniones Químicas

Enlace iónico

Los átomos de los elementos con bajas energías de ionización tienden a formar cationes. Los que tienen alta afinidad electrónica tienden a formar aniones. Los metales alcalinos y alcalinotérreos tienen más probabilidad de formar cationes en los compuestos iónicos, y son los halógenos y el oxígeno los más aptos para formar aniones. Por lo tanto la composición de una gran variedad de compuestos iónicos resulta de la combinación de un metal del grupo 1A o 2A y un halógeno u oxígeno. La fuerza electrostática que une a los iones en un compuesto iónico se denomina enlace iónico. Por ejemplo, la reacción entre litio y flúor produce fluoruro de litio (polvo blanco que se utiliza para disminuir el punto de fusión de la soldadura y en la fabricación de cerámica). La configuración electrónica del litio es 2-1 y la del flúor 2-7. Cuando estos átomos entran en contacto, el electrón de valencia 1 del litio se transfiere al átomo de flúor.

Enlace covalente

Aunque el concepto de molécula se remonta al siglo XVII, no fue sino a principios del siglo XX que los químicos empezaron a comprender cómo y por qué se forman las moléculas. El primer avance importante en este sentido surgió con la proposición de Gilbert Lewis de que la formación de un enlace químico implica que los átomos compartan electrones. Lewis describió la formación de un enlace químico en el hidrógeno como:

H. + .H -----> H:H

Este tipo de apareamiento de electrones es un ejemplo de enlace covalente, un enlace en el que dos electrones son compartidos por dos átomos. Los compuestos covalentes son aquellos que sólo contienen enlaces covalentes. Para simplificar, el par de electrones compartidos se representa a menudo como una sola línea. Así, el enlace covalente de la molécula de hidrógeno se escribe como H__H. En el enlace covalente, cada electrón del par compartido es atraído por los núcleos de ambos átomos. Esta atracción mantiene unidos a los dos átomos en la molécula de H2 y es la responsable de la formación de enlaces covalentes en otras moléculas.

Las estructuras con las que se representan los compuestos covalentes, como H2 se conocen como estructuras de Lewis. Una estructura de Lewis es la representación de un enlace covalente, donde el par de electrones compartidos se indica con líneas o como pares de puntos entre dos átomos, y los pares libres no compartidos se indican como pares de puntos en los átomos individuales. En una estructura de Lewis sólo se muestran los electrones de valencia.

 

Electronegatividad

La electronegatividad es una medida de fuerza de atracción que ejerce un átomo sobre los electrones de otro, en un enlace covalente. Los diferentes valores de electronegatividad se clasifican según diferentes escalas, entre ellas la escala de Pauling y la escala de Mulliken.

En general, los diferentes valores de electronegatividad de los átomos determinan el tipo de enlace que se formará en la molécula que los combina. Así, según la diferencia entre las electronegatividades de éstos se puede determinar (convencionalmente) si el enlace será, según la escala de Linus Pauling:

Iónico (diferencia superior o igual a 1,7)

Covalente polar (diferencia entre 1,7 y 0,4)

Covalente no polar (diferencia inferior a 0,4)

Cuanto más pequeño es el radio atómico, mayor es la energía de ionización y mayor la electronegatividad y viceversa.

Isótopos y número de masa

Las medidas precisas de las masas atómicas conducen a un descubrimiento de gran importancia. Uno de los supuestos de Dalton era que todos los átomos de un elemento dado son idénticos. Sin embargo, al estudiar la mayoría de los elementos, se detectan átomos con masas algo distintas, aun en muestras químicamente puras. Por ejemplo en una muestra de neón puro, la mayoría de los átomos poseen una masa de 3,32 x 10-23 g, pero algunos de los átomos presentan una masa de 3,65 x 10-23 g y unos pocos átomos presentan una masa de 3,49 x 10-23 g. Los tres tipos de átomos tienen las propiedades químicas del neón y se denominan isótopos del neón, es decir,  isótopos son átomos de un elemento con igual número atómico pero distinta masa atómica.

El nombre “isótopo” deriva del término griego que significa “mismo lugar”, quiere decir que aunque los átomos tienen distintas masas, pertenecen a un solo elemento que ocupa un único lugar en la tabla periódica.

Los neutrones contribuyen a la masa de un átomo, pero no influyen en el número de electrones necesarios para conseguir la neutralidad eléctrica. Por lo tanto, el distinto número de neutrones contenidos en los isótopos de un elemento hace que cambie la masa de dichos isótopos, pero no sus propiedades químicas. El número másico, A, de un átomo es el número total de nucleones (protones más neutrones) contenidos en su núcleo. Todos los isótopos de un elemento dado poseen el mismo número atómico, pero distinto número másico.

El nombre de un isótopo se obtiene escribiendo su número de masa detrás del nombre del elemento, por ejemplo: neón-20, neón-21, y neón-22. Su símbolo se obtiene escribiendo el número de masa como superíndice situado a la izquierda del símbolo químico, por ejemplo: 20Ne, 21Ne y 22Ne. El Hidrógeno tiene tres isótopos. El isótopo más común (1H) carece de neutrones, por lo que su núcleo está formado por un protón solitario. Los otros dos isótopos son menos comunes, pero dada su importancia les han sido otorgados nombres y símbolos especiales. Uno de estos isótopos (2H) se denomina deuterio (D) y el otro (3H) se denomina tritio (T). Un átomo de deuterio, con un núcleo formado por un protón enlazado fuertemente a un neutrón, es aproximadamente dos veces más pesado que un átomo ordinario de hidrógeno y combinado con oxígeno da lugar al “agua pesada”. El agua pesada, que se usa en algunos reactores nucleares, presenta una densidad de 1,11 g/mL a 20ºC, superior en 11% a la densidad del agua ordinaria.

La Tabla Periódica