Conceptos Básicos del Enlace Covalente y la Teoría de Orbitales Moleculares
Mapa conceptual
Explorando los enlaces covalentes y la teoría de orbitales moleculares, este texto aborda cómo los átomos comparten electrones para formar moléculas estables. Se detalla la clasificación de orbitales en enlazantes y antienlazantes, la importancia del orden de enlace en la estabilidad molecular, y cómo la geometría de las moléculas poliatómicas afecta sus propiedades y reactividad. Además, se examinan las estructuras y propiedades de los compuestos covalentes, incluyendo su variabilidad en puntos de fusión y ebullición, y su reactividad química.
Resumen
Esquema
Conceptos Básicos del Enlace Covalente y la Teoría de Orbitales Moleculares
Un enlace covalente es una interacción química donde dos átomos comparten uno o más pares de electrones para alcanzar una configuración electrónica más estable, similar a la de los gases nobles. La teoría de Lewis postula que los átomos tienden a completar su octeto de electrones mediante este compartimiento. La Teoría de Enlace de Valencia, desarrollada por Linus Pauling, profundiza en este concepto al describir el enlace covalente como el resultado del solapamiento de orbitales atómicos, donde los electrones compartidos se encuentran en la región de superposición. La teoría de orbitales moleculares, propuesta por científicos como Mulliken y Lennard Jones, va más allá al considerar que los electrones no solo se localizan entre dos átomos, sino que pueden estar deslocalizados en toda la molécula, ocupando orbitales que se extienden sobre varios núcleos atómicos.Clasificación de Orbitales Moleculares y Electrónica de Moléculas Diatómicas
Los orbitales moleculares se dividen en enlazantes y antienlazantes. Los orbitales enlazantes estabilizan la molécula al disminuir la energía potencial de los electrones en la región internuclear, mientras que los orbitales antienlazantes, que presentan un nodo en esta región, tienden a desestabilizarla. La combinación de orbitales atómicos s y p forma orbitales moleculares σ y π, respectivamente. En moléculas diatómicas homonucleares como el H2 y el N2, los electrones de valencia ocupan principalmente orbitales σ enlazantes. En cambio, en moléculas diatómicas heteronucleares como HF y NO, se observan enlaces polares debido a la diferencia de electronegatividad entre los átomos, y pueden presentar paramagnetismo si hay electrones desapareados.Determinación del Orden de Enlace y su Relación con la Estabilidad Molecular
El orden de enlace es un indicador de la estabilidad de una molécula y se calcula como la diferencia entre el número de electrones en orbitales enlazantes y antienlazantes dividido por dos. Un orden de enlace más alto implica una mayor estabilidad y una menor distancia entre los núcleos atómicos, lo que refleja un enlace más fuerte. Los órdenes de enlace de 1, 2 y 3 corresponden a enlaces simples, dobles y triples, respectivamente, y son fundamentales para comprender la energía de enlace y la estabilidad de las moléculas.Orbitales Moleculares y la Geometría de Moléculas Poliatómicas
En moléculas poliatómicas, la disposición tridimensional de los átomos y los enlaces es crucial para entender su reactividad y propiedades. La teoría de orbitales moleculares localizados es una aproximación que considera los enlaces como pares de electrones compartidos entre átomos específicos. La geometría molecular se determina por la forma en que los orbitales atómicos se solapan para maximizar la superposición y, por tanto, la estabilidad del enlace. La hibridación de orbitales atómicos es un concepto clave para explicar la geometría molecular, con ejemplos como la hibridación sp3 en el metano, que resulta en una geometría tetraédrica, y la hibridación sp en el acetileno, que conduce a una geometría lineal.Estructura y Propiedades de Compuestos Covalentes
Los compuestos covalentes pueden formar redes cristalinas moleculares o covalentes. En los cristales moleculares, las moléculas están unidas por fuerzas intermoleculares débiles, como las fuerzas de Van der Waals, mientras que en los cristales covalentes, los átomos están enlazados por enlaces covalentes fuertes y extensos, como en la red tridimensional del diamante. El radio covalente, que es la mitad de la distancia entre núcleos de dos átomos enlazados, varía con la fuerza del enlace y la posición de los átomos en la tabla periódica. Los enlaces covalentes pueden ser no polares o polares, dependiendo de la diferencia de electronegatividad entre los átomos enlazados, y esta polaridad se mide por el momento dipolar y la polarización eléctrica.Propiedades Físicas y Reactividad Química de Compuestos Covalentes
Las propiedades físicas de los compuestos covalentes, como los puntos de fusión y ebullición, la solubilidad y la conductividad eléctrica, varían ampliamente y dependen de la naturaleza de los enlaces y las fuerzas intermoleculares. Los cristales moleculares generalmente tienen puntos de fusión y ebullición bajos y son insolubles en disolventes polares, mientras que los cristales covalentes, como el diamante, son extremadamente duros y tienen altos puntos de fusión. La reactividad química de los compuestos covalentes también varía; los gases y líquidos covalentes suelen ser más reactivos, mientras que los sólidos con redes covalentes extensas, como el diamante o el cuarzo, son notablemente estables y menos reactivos.
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Enlace Covalente
Interacción química
El enlace covalente es una interacción química donde dos átomos comparten electrones para alcanzar una configuración más estable
Teoría de Lewis
Completar el octeto
Según la teoría de Lewis, los átomos tienden a completar su octeto mediante el enlace covalente
Compartimiento de electrones
La teoría de Lewis postula que los átomos completan su octeto mediante el compartimiento de electrones en el enlace covalente
Teoría de Enlace de Valencia
La teoría de Enlace de Valencia, desarrollada por Linus Pauling, describe el enlace covalente como el resultado del solapamiento de orbitales atómicos
Teoría de Orbitales Moleculares
Deslocalización de electrones
La teoría de orbitales moleculares considera que los electrones pueden estar deslocalizados en toda la molécula, ocupando orbitales que se extienden sobre varios núcleos atómicos
Orbitales enlazantes y antienlazantes
Los orbitales enlazantes estabilizan la molécula, mientras que los antienlazantes la desestabilizan
Combinación de orbitales atómicos
La combinación de orbitales atómicos s y p forma orbitales moleculares σ y π, respectivamente
Electrónica de Moléculas Diatómicas
Moléculas homonucleares
En moléculas diatómicas homonucleares, los electrones de valencia ocupan principalmente orbitales σ enlazantes
Moléculas heteronucleares
En moléculas diatómicas heteronucleares, se observan enlaces polares debido a la diferencia de electronegatividad entre los átomos
Paramagnetismo
En moléculas diatómicas heteronucleares, puede haber paramagnetismo si hay electrones desapareados
Orden de Enlace y Estabilidad Molecular
Cálculo del orden de enlace
El orden de enlace se calcula como la diferencia entre el número de electrones en orbitales enlazantes y antienlazantes dividido por dos
Relación con la estabilidad
Un orden de enlace más alto implica una mayor estabilidad y una menor distancia entre los núcleos atómicos
Órdenes de enlace y enlaces simples, dobles y triples
Los órdenes de enlace de 1, 2 y 3 corresponden a enlaces simples, dobles y triples, respectivamente, y son fundamentales para comprender la energía de enlace y la estabilidad de las moléculas
Conceptos Básicos del Enlace Covalente y la Teoría de Orbitales Moleculares
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00
La ______ de Lewis sugiere que los átomos buscan completar su octeto de electrones para estabilizarse.
teoría
01
La Teoría de ______ de Valencia fue desarrollada por ______ Pauling y describe el enlace covalente mediante el solapamiento de orbitales atómicos.
Enlace
Linus
02
Diferencia entre orbitales σ y π
Orbitales σ: formados por la combinación de orbitales atómicos s. Orbitales π: formados por la combinación de orbitales atómicos p. Los σ son a lo largo del eje internuclear; los π, perpendiculares a este.
