Si ha seguido su instrucción de química, se ha encontrado con el tema de los enlaces químicos. entre átomos y moléculas, y tal vez incluso aprendiste los nombres de algunos (que son bastante geniales, en hecho). Pero si alguien te pidiera que dieras tres razones para la formación de enlaces químicos, ¿podrías ayudar a tu amigo curioso?
Hay varios tipos de enlaces químicos, como aprenderá, pero todos los enlaces entre átomos se forman para el mismo razón esencial: la oportunidad para que los átomos involucrados completen sus capas de electrones más externas, o valencia conchas. Como muchos de los átomos de los seres vivos forman, ningún tipo de átomo (y hay 118 tipos individuales, llamados elementos) está en su estado más cómodo mientras existe solo.
Conceptos básicos del átomo
Todos los átomos tienen uno o más protones,neutrones y electrones, a excepción del hidrógeno, que consta de un protón y un electrón. El número de protones y electrones es igual en átomos neutros y determina su identidad individual, es decir, qué elemento es cada uno de ellos.
Debido a que los protones están cargados positivamente mientras que los electrones tienen una carga negativa igual en magnitud a la carga del protón, el átomo en sí es neutral, ya que los neutrones, como corresponde a su nombre, no tienen carga. Por otro lado, los protones y neutrones son muy similares en masa y ocupan el centro del átomo en el núcleo. Los electrones son unas 2.000 veces menos masivos que los ya diminutos protones y neutrones.
Se concibe que los electrones revolotean a cierta distancia del núcleo en niveles de energía cuantificados. Al estar en las franjas externas mal definidas de los átomos, son las partículas subatómicas que participan en los enlaces químicos.
La clasificación de enlaces químicos
Hay tres formas básicas (o cuatro, dependiendo de su nivel de permisividad) en las que los átomos pueden formar un enlace químico; a continuación se dan ejemplos de cada uno.
El enlace covalente: Una razón por la que los átomos forman enlaces es que pueden compartir electrones con otros átomos para completar las capas de valencia de ambos. Las capas de valencia de los dos elementos más ligeros, hidrógeno y helio, pueden contener hasta dos electrones; las capas de valencia de la mayoría de los elementos familiares pueden albergar ocho electrones. Una molécula de agua H2O, consta de tres átomos y dos enlaces H – O covalentes idénticos.
El enlace iónico: Una segunda razón por la que los átomos forman enlaces es que pueden donar o recibir electrones de otros átomos para completar sus respectivas capas de valencia. Estos enlaces suelen ser más fuertes que los enlaces covalentes debido a la diferencia de electronegatividad entre ellos (el ímpetu físico para una "donación" en lugar de un "compartir"). NaCl, o cloruro de sodio, es un compuesto iónico.
El enlace metálico: Una tercera razón por la que los átomos forman enlaces es que en algunos elementos, llamados metales, los electrones de los átomos en la misma "vecindad" se alejan de sus núcleos y se convierten en parte de un "mar de electrones" en el que los electrones de mayor energía no están claramente asociados con ningún padre núcleo. Esto ocurre cuando el metal se encuentra en su forma monoatómica, es decir, unido solo a sí mismo; esto es lo que se entiende por "oro puro" o "platino puro".
El enlace de hidrógeno": Los átomos de hidrógeno, que en algunas moléculas tienen una ligera carga positiva, pueden formar fuertes atracciones electrostáticas a los átomos cargados negativamente en adyacente moléculas. Esto ocurre en líquidos como el agua, donde estos enlaces explican el punto de ebullición inusualmente alto del agua entre los líquidos livianos a temperatura ambiente.
¿Por qué los átomos "quieren" capas de valencia completas?
En resumen, los átomos están más "cómodos", o asentados, desde el punto de vista de pura energía cuando sus capas de valencia están completas. Si bien la analogía es imperfecta, imagina una roca que se mantiene en la cima de una montaña por un suelo inestable.
Si bien la roca puede existir físicamente en este estado mientras esté debidamente sostenida por tierra y rocas, si se saliera con la suya, la gravedad empujaría la roca hacia la elevación más baja disponible para llevar su energía potencial a un mínimo valor.