Todas las manifestaciones de la vida están acompañadas de un sinnúmero de procesos químicos. Es imposible conocer la esencia de los procesos vitales sin saber la química y sus leyes. En este siglo la medicina ha avanzado en forma paralela al avance de la química, desde el descubrimiento de la aspirina; los anestésicos; los antibióticos y todos los fármacos , hasta la terapia gènica que promete revolucionar la medicina.
¿QUÉ MANTIENE UNIDOS LOS ÁTOMOS?
· En condiciones terrestres, la mayor parte de los elementos rara vez existen como átomos aislados.
· El estado más generalizado es el de átomos enlazados. Por ej.: el oxígeno, el nitrógeno, el hidrógeno y los halógenos, son moléculas diatómicas.
· El azufre amarillo y el fósforo blanco existen como moléculas cuyas fórmulas son S8 y P4 respectivamente
· El carbono, en forma de diamante y grafito, así como el fósforo rojo, son macromoléculas compuestas por muchos átomos enlazados en una red.
· La mayoría de los elementos metálicos, tales como el cobre y el potasio, están formados por innumerables átomos enlazados entre sí.
· Los gases nobles como el helio y el argón, existen como átomos sin enlazar. A temperaturas superiores a 5000 °C, la mayor parte de la materia está en un estado gaseoso monoatómico.
¿QUÉ MANTIENE UNIDAS LAS MOLÉCULAS?
· Las moléculas resultan de la unión de átomos individuales mediante enlaces covalentes.
· Sin embargo, los enlaces covalentes por sí solos no pueden explicar la complejidad de los sistemas biológicos: existen otro tipo de fuerzas entre moléculas y átomos, que no suponen compartir pares de electrones, y que reciben colectivamente el nombre de enlaces (o, más propiamente y por lo que se verá más adelante) Interacciones NO covalentes.
· Estas interacciones son responsables de la estructura final de macromoléculas, de la unión específica entre moléculas, es decir, del reconocimiento molecular, de los procesos de autoorganización de estructuras macromoleculares y celulares y de todo lo que suponga movimiento y comunicación a nivel celular y subcelular. Su importancia, por ello, es fundamental para todos los aspectos estructurales y funcionales de los seres vivos.
¿ CÓMO SE COMBINAN ÁTOMOS Y CUÁLES SON LAS FUERZAS QUE LOS UNEN?
· Estos interrogantes son fundamentales en el estudio de la química, pues los cambios químicos son esencialmente una alteración de los enlaces químicos.
· Los átomos, moléculas e iones , se unen entre sí porque al hacerlo se llega a una situación de mínima energía, lo que equivale a decir de máxima estabilidad. La estabilidad máxima se produce cuando un átomo es isoelectrónico con un gas noble.
· Son los electrones más externos, los también llamados electrones de valencia los responsables de esta unión, al igual que de la estequiometría y geometría de las sustancias químicas.
TIPOS DE ENLACE
· Un enlace iónico es la fuerza de la atracción electrostática entre iones de carga opuesta.
· Estos enlaces pueden ser bastante fuertes pero muchas sustancias iónicas se separan fácilmente en agua, produciendo iones libres.
Cuando los átomos reaccionan por transferencia electrónica, el número de electrones ganados y perdidos debe coincidir, el compuesto resultante es neutro.
La formación de un enlace iónico es muy frecuente cuando un elemento metálico con una energía de ionización baja,(Los metales alcalinos y alcalinotérreos : grupo IA o IIA) reacciona con un elemento no metálico, de alta afinidad electrónica. (halógenos y el oxigeno)
Prácticamente, hablaremos de enlaces iónicos cuando en un compuesto existan elementos de alta electronegatividad (no metales del extremo derecho superior de la tabla periódica, excluyendo los gases nobles) y otros de baja electronegatividad (en general metales del extremo izquierdo), en otras palabras se trata de elementos cuya diferencia de electronegatividad (DEN) es grande, en general, mayor de 1,7.
ELECTRONEGATIVIDAD
La electronegatividad es una medida de la habilidad de un elemento de atraer electrones cuando esta enlazado a otro elemento.
Un elemento electronegativo atrae electrones.
Un elemento electropositivo libera electrones.
PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS IONICOS
· DuroS.
· Punto de fusión y ebullición altos.superiores a 500 °C
· Sólo solubles en disolventes polares.
· Conductores en estado disuelto o fundido.
· Frágiles.
· Se produce entre elementos de muy diferente electronegatividad.
· El enlace se establece por atracción electrostática entre iones de signo opuesto
· Forma Redes cristalinas infinitas: sólidos iónicos
ENLACE COVALENTE
· Un enlace covalente se forma cuando dos átomos comparten uno o más pares de electrones.
· El enlace covalente ocurre cuando la diferencia de electronegatividad de los átomos intervinientes, (DEN) es menor a 1,7; esto ocurre cuando se unen no metales entre sí o no metales con hidrógeno.
CLASIFICACION
1) ENLACE COVALENTE PROPIAMENTE DICHO
ENLACE COVALENTE SIMPLE
· El ejemplo más simple de este tipo de situación es la combinación de dos átomos de H para formar una molécula de H2 .
· Cada átomo de H necesita un electrón para ser isoelectrónico con el átomo de He, por lo que una transferencia de electrones no puede satisfacer los requerimientos de ambos átomos.
· En vez de esto, los dos átomos de hidrógeno comparten mutuamente sus electrones.
· El par compartido "pertenece" a ambos; se puede considerar que cada átomo de hidrógeno ha ganado un electrón y ha adquirido la estructura del helio.
ENLACES COVALENTES MULTIPLES
· Para satisfacer la regla del octeto y sus requerimientos de covalencia, es frecuente que dos átomos tengan que compartir más de un par de electrones.
· Esto conduce al concepto de enlaces múltiples. Si los pares compartidos son dos, se obtiene un enlace doble; si son tres es un enlace triple.
2) ENLACES COVALENTES COORDINADOS O DATIVOS
· En las sustancias covalentes consideradas previamente, cada átomo que tomaba parte de la formación de una unión, contribuía al par compartido con un electrón; en ciertas circunstancias, ambos electrones son proporcionados por uno solo de los átomos.
· La unión resultante, se denomina covalencia coordinada dativa. Se representa con una flecha “®” que parte del átomo que pone la pareja de e– .
3) ENLACE COVALENTE POLARES Y NO POLARES
ENLACE POLAR
· En cambio, si los dos átomos enlazados difieren como en el caso del H:Cl, o son idénticos, pero sus vecinos no lo son, como en el caso de los dos átomos de C en H3C ¾ CCl3 , los electrones no se comparten por igual: uno de los átomos (el más electronegativo) atrae electrones con más fuerza que el otro.
· El átomo que ejerce la mayor atracción desarrolla una cierta carga negativa; el otro adquiere una cierta carga positiva.
ENLACE APOLAR O NO POLAR
· Entre átomos idénticos o diferentes pero de igual electronegatividad DEN=0, los electrones se comparten de igual forma por ambos. A este tipo de enlace se lo denomina enlace covalente apolar.
· Podemos citar los ejemplos del Hidrógeno (visto en enlace covalente simple) .oxígeno (enlace covalente doble), Nitrógeno (enlace covalente triple) o PH3 ( 3 enlaces simples).
PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS COVALENTES
· La mayoría de los compuestos covalentes son insolubles en agua
· Si se llegan a disolver ,las disoluciones acuosas no conducen la electricidad, porque estos compuestos son no electrolitos.
· Al estado líquido o fundido no conducen la electricidad porque no hay iones presentes.
ENLACE METÁLICO
Las propiedades de los metales: alta conductividad térmica y eléctrica, brillo, maleabilidad, ductilidad, son consecuencia del enlace metálico que se da entre sus átomos.
MODELO DEL MAR DE ELECTRONES
En este modelo, el sólido metálico se representa como un conjunto de cationes metálicos en un “mar de electrones de valencia”.
Los cationes (formados por el núcleo del átomo y los electrones que no participan del enlace) se encuentran en posiciones fijas, los electrones de valencia se mueven entre ellos deslocalizadamente es decir por todo el cristal metálico, sin pertenecer a ningún átomo en particular (están distribuidos de manera uniforme en toda la estructura).
