¿Qué es la unión química?

El enlace químico ocurre cuando dos o más átomos se unen para formar una molécula. Es un principio general en la ciencia que todos los sistemas tratarán de alcanzar su nivel de energía más bajo, y el enlace químico solo tendrá lugar cuando se pueda formar una molécula que tenga menos energía que sus átomos no combinados. Los tres tipos principales de enlace son iónicos, covalentes y metálicos. Todos estos involucran electrones que se mueven entre átomos de varias maneras. Otro tipo, mucho más débil, es el enlace de hidrógeno.

Estructura atomica

Los átomos consisten en un núcleo que contiene protones cargados positivamente, que está rodeado por un número igual de electrones cargados negativamente. Normalmente, por lo tanto, son eléctricamente neutros. Sin embargo, un átomo puede perder o ganar uno o más electrones, dándole una carga positiva o negativa. Cuando uno tiene una carga eléctrica, se llama ion.

Son los electrones los que participan en la unión química. Estas partículas están dispuestas en capas que pueden considerarse existentes a distancias cada vez mayores del núcleo. En general, cuanto más lejos del núcleo están las conchas, más energía tienen. Hay un límite para la cantidad de electrones que pueden ocupar una capa. Por ejemplo, el primer shell más interno tiene un límite de dos y el siguiente shell tiene un límite de ocho.

En la mayoría de los casos, son solo los electrones en la capa más externa los que participan en la unión. A menudo se les llama electrones de valencia . Como regla general, los átomos tenderán a combinarse entre sí de tal manera que todos alcancen capas exteriores completas, ya que estas configuraciones generalmente tienen menos energía. Un grupo de elementos conocidos como gases nobles (helio, neón, argón, criptón, xenón y radón) ya tienen capas exteriores completas y, debido a esto, normalmente no forman enlaces químicos. Otros elementos generalmente tratarán de lograr una estructura de gas noble al dar, aceptar o compartir electrones con otros átomos.

Los enlaces químicos a veces están representados por algo llamado estructura de Lewis , llamada así por el químico estadounidense Gilbert N. Lewis. En una estructura de Lewis, los electrones de valencia están representados por puntos justo afuera de los símbolos químicos para los elementos en una molécula. Muestran claramente dónde los electrones se han movido de un átomo a otro y dónde se comparten entre los átomos.

Enlace iónico

Este tipo de enlace químico tiene lugar entre metales, que fácilmente ceden electrones, y no metales, que están dispuestos a aceptarlos. El metal da los electrones en su capa externa más incompleta al no metal, dejando esa capa vacía para que la capa completa de abajo se convierta en su nueva capa más externa. El no metal acepta electrones para llenar su capa exterior más incompleta. De esta manera, ambos átomos han alcanzado capas exteriores completas. Esto deja al metal con una carga positiva y al no metal con una carga negativa, por lo que son iones positivos y negativos que se atraen entre sí.

Un ejemplo simple es el fluoruro de sodio. El sodio tiene tres capas, con un electrón de valencia en la parte más externa. El flúor tiene dos capas, con siete electrones en la parte más externa. El sodio da su electrón de valencia al átomo de flúor, de modo que el sodio ahora tiene dos capas completas y una carga positiva, mientras que el flúor tiene dos capas completas y una carga negativa. La molécula resultante, el fluoruro de sodio, presenta dos átomos con capas externas completas unidas por atracción eléctrica.

Unión covalente

Los átomos de los no metales se combinan entre sí al compartir electrones de tal manera que reducen su nivel de energía general. Esto generalmente significa que, cuando se combinan, todos tienen conchas exteriores completas. Para tomar un ejemplo simple, el hidrógeno tiene solo un electrón, en su primer y único caparazón, lo que lo deja a uno corto de una capa completa. Dos átomos de hidrógeno pueden compartir sus electrones para formar una molécula en la que ambos tienen una capa externa completa.

A menudo es posible predecir cómo los átomos se combinarán entre sí a partir del número de electrones que tienen. Por ejemplo, el carbono tiene seis, lo que significa que tiene una primera caparazón llena de dos y una capa más externa de cuatro, dejándola a cuatro menos de una capa exterior llena. El oxígeno tiene ocho y, por lo tanto, seis en su capa exterior, dos menos que una capa completa. Un átomo de carbono puede combinarse con dos átomos de oxígeno para formar dióxido de carbono, en el cual el carbono comparte sus cuatro electrones, dos con cada átomo de oxígeno, y los átomos de oxígeno a su vez comparten dos de sus electrones con el átomo de carbono. De esta manera, los tres átomos tienen capas exteriores completas que contienen ocho electrones.

Unión metálica

En una pieza de metal, los electrones de valencia son más o menos libres de moverse, en lugar de pertenecer a átomos individuales. Por lo tanto, el metal consiste en iones con carga positiva rodeados de electrones móviles con carga negativa. Los iones se pueden mover con relativa facilidad, pero son difíciles de separar debido a su atracción por los electrones. Esto explica por qué los metales son generalmente fáciles de doblar pero difíciles de romper. La movilidad de los electrones también explica por qué los metales son buenos conductores de electricidad.

Enlaces de hidrógeno

A diferencia de los ejemplos anteriores, el enlace de hidrógeno implica el enlace entre moléculas, en lugar de hacerlo dentro de ellas. Cuando el hidrógeno se combina con un elemento que atrae fuertemente a los electrones, como el flúor o el oxígeno, los electrones se alejan del hidrógeno. Esto da como resultado una molécula con una carga positiva general en un lado y una carga negativa en el otro. En un líquido, los lados positivo y negativo se atraen entre sí, formando enlaces entre las moléculas.

Aunque estos enlaces son mucho más débiles que los enlaces iónicos, covalentes o metálicos, son muy importantes. El enlace de hidrógeno tiene lugar en el agua, un compuesto que contiene dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Esto significa que se requiere más energía para convertir el agua líquida en un gas que de lo contrario sería el caso. Sin enlaces de hidrógeno, el agua tendría un punto de ebullición mucho más bajo y no podría existir como líquido en la Tierra.