Enllaç covalente

Enllaç covalente

Els primers conceptes de l'unió covalente varen sorgir d'este tipo d'image de la molècula de carbono i hidrogen. L'enllaç covalente està implícit en la estructura de Lewis indicant electrons partint entre els àtoms.

En química, un enllaç covalente és una lligam que es produïx entre dos àtoms no metàlics quan s'unixen i compartixen un o més electrons de l'últim nivell (electrons de valència) (llevat el hidrogen, que alcança l'estabilitat quan té 2 electrons) per a alcançar aixina la regla de l'octet. La diferència d'electronegatividad entre els àtoms no és lo suficientment gran com per a que es produïxca una unió de tipo iònica. Per a que un enllaç covalente es genere és necessari que la diferència d'electronegatividad entre àtoms siga menor a 1,7.

D'esta forma, els dos àtoms compartixen un o més pares electrònics en un nou tipo de orbital, denominat orbital molecular. Els enllaços covalente es produïxen entre àtoms d'un mateix element no metal, entre distints no metals i entre un no metal i l'hidrogen.

Quan àtoms distints de no metals s'unixen en una forma iònica, un d'ells resultarà més electronegativo que l'atre, per lo que tendirà a atraure la núvol electrònic de l'enllaç cap al seu núcleu, generant un dipol elèctric. Esta polarisació permet que les molècules del mateix compost s'atraguen entre sí per forces electrostàtiques de distinta intensitat.

Pel contrari, quan àtoms d'un mateix element no metàlic s'unixen covalentemente, la seua diferència d'electronegatividad és zero i no es creen dipols. Les molècules entre sí posseïxen pràcticament una atracció nula.

En síntesis, en un enllaç iònic, es produïx la transferència d'electrons d'un àtom a un atre i en l'enllaç covalente, els electrons d'enllaç són compartits per abdós àtoms. En l'enllaç covalente, els dos àtoms no metàlics compartixen un o més electrons, és dir, s'unixen a través dels seus electrons en l'últim orbital, el qual depén del número atómico en qüestió. Entre els dos àtoms poden compartir-se un, dos o tres parells d'electrons, la qual cosa donarà lloc a la formació d'un enllaç simple, doble o triple respectivament. En la estructura de Lewis, estes lligam poden representar-se per una menuda llínea entre els àtoms.

Història

Irving Langmuir

El vocablo «covalencia» en relació en l'unió va ser utilisada per primera volta en 1919 per Irving Langmuir en artícul del Journal of the American Chemical Society titulat «The Arrangement of Electrons in Atoms and Molecules» (La distribució d'electrons en àtoms i molècules). En est, Langmuir va escriure: «designarem en el terme covalencia al número de parells d'electrons que un determinat àtom compartix en els seus veïns».

L'idea de l'unió covalente es pot remontar varis anys abans fins a Gilbert N. Lewis, qui en 1916 va descriure l'intercanvi de parells d'electrons entre els àtoms. Va introduir la notació de Lewis o notació de punts d'electrons o estructura de punts de Lewis, en el que la valència dels electrons (els de la capa exterior) es representa en forma de punts entorn als símbols atòmics. Els parells d'electrons localisats entre àtoms representen enllaços covalente. Múltiples parelles representen enllaços múltiples, tals com a enllaços dobles i triples. Una forma alternativa de representació, que no es mostra ací, té els parells d'electrons de formació d'enllaços representats com a llínees sòlides.

Lewis va propondre que un àtom forma suficients enllaços covalente per a formar una capa electrònica exterior completa (o tancada). En el diagrama del metà que es mostra ací, l'àtom de carbono té una valència de quatre i està, per lo tant, rodejat per huit electrons (la regla de l'octet), quatre del carbono mateix i quatre dels hidrogen units a ell. Cada hidrogen té una valència d'un i està rodejat per dos electrons (una regla del dueto), el seu propi electró més un del carbono. El número d'electrons corresponen a capes completes en la teoria quàntica de l'àtom; la capa exterior d'un àtom de carbono és la capa n = 2, en capacitat per a huit electrons, mentres que la capa exterior (i única) d'un àtom d'hidrogen és la capa n = 1, en capacitat per a dos o més elements.

Si be l'idea dels parells d'electrons compartits proporciona una image qualitativa efectiva de l'unió covalente, és necessària la mecànica quàntica per a entendre la naturalea d'estes unions i predir les estructures i propietats de les molècules simples. Walter Heitler i Fritz London varen donar la primera explicació en èxit d'un enllaç químic aplicant la mecànica quàntica, en concret del hidrogen molecular, en 1927. El seu treball es va basar en el model d'enllaç de valència, que assumix que un enllaç químic es forma quan hi ha una bona coincidència entre els orbitales atòmics dels àtoms participants.

Se sap que estos orbitales atòmics tenen relacions angulars específiques entre ells, i per lo tant el model d'enllaç de valència poden predir en èxit els ànguls d'enllaç observats en molècules simples.

No obstant la teoria de l'enllaç covalente o també conegut com l'idea de la compartición d'electrons, la qual està basada en l'àtom cúbic, es va enfrontar a vàries dificultats conceptuals, ya que esta teoria va tindre com a competència al model del enllaç iònic. A pesar d'esta rivalitat d'estes dos Teories, la teoria de l'enllaç covalente va ser acceptada fins a 1920. M.Niaz i M.A.Rodríguez mencionen en el seu text Història i filosofia de les ciències: necessitat de la seua incorporació en els texts universitaris de ciències que Lewis reconeix que l'estructura cúbica no pot representar el enllaç triple i sugerix reemplaçar-ho pel àtom tetraèdric. Lewis va assumir per molts anys que, si els electrons estan pareados en l'àtom magnéticamente, és fàcil entendre cóm dos electrons no pareados en àtoms diferents poden acoplar-se magnéticamente i formar la lligam no polar.

Tipos de substàncies covalente

Existixen dos tipos de substàncies covalente:

El benceno és un eixemple d'una substància covalente molecular.

Archiu:Cristal de cuarzo 2012 000. caps block 28

Cristal de cuarzo està dins de la classificació de les substàncies covalente reticulars.

Substàncies covalente moleculars: els enllaços covalente formen molècules que tenen les següents propietats:

• Temperatures de fusió i ebullició baixes.
• En condicions normals de pressió i temperatura (25 °C aprox.) poden ser sòlits, líquits o gaseosos.
• Són blans en estat sòlit.
• Són aïllants de la corrent elèctrica i la calor.
• Solubilidad: les molècules polars són solubles en dissolvents polars i les apolares són solubles en dissolvents apolares (lo semblant dissol a lo semblant).
• Eixemples: diòxit de carbono, benceno, oxigen, nitrogen.

Rets o substàncies covalente reticulars: Ademés, les substàncies covalente formen rets cristalines d'un número indefinit d'àtoms, semblants als composts iònics, que tenen estes propietats:

• Elevades temperatures de fusió i ebullició.
• Són sòlits en condicions normals.
• Són substàncies molt dures.
• Són aïllants (llevat el grafit).
• Són insolubles.
• Eixemples: cuarzo, diamant.