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Electronegatividad y enlaces químicos
La electronegatividad es la capacidad de un átomo para atraer electrones compartidos en un enlace químico. La diferencia de electronegatividad ( ΔEN ) entre dos átomos determina el tipo de…
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En la molécula de NH₃, la diferencia de electronegatividad entre N (3.04) y H (2.20) es 0.84. ¿Qué tipo de enlace se forma entre N y H?
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Según la teoría del enlace de valencia (TEV), ¿qué tipo de solapamiento de orbitales produce un enlace sigma (σ)?
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¿Cuál de los siguientes factores NO aumenta la energía de ionización de un átomo?
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En la molécula de CO₂, ¿cuántas estructuras resonantes contribuyen al híbrido real?
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Si la diferencia de electronegatividad entre dos átomos es 1.9, ¿qué tipo de enlace se forma?
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¿Cuál es la principal razón por la que los átomos con capas electrónicas más externas presentan menor electronegatividad?
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En la teoría del orbital molecular (TOM), ¿qué ocurre con la energía del orbital molecular enlazante respecto al orbital atómico original?
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¿Cuál de los siguientes enunciados describe mejor una limitación de la teoría del enlace de valencia (TEV)?
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En la molécula de acetileno (C₂H₂), ¿cuántos enlaces pi (π) están presentes?
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¿Cuál es la diferencia principal entre valencia y estado de oxidación?
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En la molécula de H₂O, la diferencia de electronegatividad entre O (3.44) y H (2.20) es aproximadamente 1.24. ¿Qué tipo de enlace predomina?
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¿Cuál de los siguientes factores reduce la energía de ionización de un átomo?
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En la teoría del enlace de valencia, ¿qué condición es esencial para que dos orbitales formen un enlace covalente?
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¿Cuál es la principal razón por la que el enlace sigma (σ) permite rotación libre en una molécula?
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En la molécula de O₃ (ozono), ¿cuántas estructuras resonantes contribuyen al híbrido real?
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¿Cuál de los siguientes enunciados describe mejor la relación entre la energía de ionización y la formación de iones positivos?
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En la clasificación de enlaces, ¿qué categoría corresponde a la interacción entre moléculas de agua (H₂O) que produce la cohesión del líquido?
Electronegatividad y tipos de enlace químico
La electronegatividad es la capacidad de un átomo para atraer electrones compartidos en un enlace químico. La diferencia de electronegatividad (ΔEN) entre dos átomos determina el tipo de enlace que se forma. A continuación, se describen los rangos típicos de ΔEN y los enlaces asociados:
- ΔEN < 0.5: enlace covalente no polar.
- 0.5 ≤ ΔEN < 1.7: enlace covalente polar.
- ΔEN ≥ 1.7: enlace iónico.
Estos valores son guías y pueden variar ligeramente según el contexto molecular.
Ejemplo práctico: diferencia de 0.3
Cuando la diferencia de electronegatividad entre dos átomos es 0.3, el enlace resultante es covalente no polar. En este caso, los electrones se comparten de manera casi equitativa, como ocurre en la molécula de H₂ o Cl₂.
Ejemplo práctico: NH3
En la molécula de amoníaco (NH₃), la diferencia de electronegatividad entre nitrógeno (3.04) y hidrógeno (2.20) es 0.84. Este valor se encuentra dentro del rango de enlace covalente polar, lo que explica la polaridad del NH₃ y su capacidad para formar enlaces de hidrógeno.
Enlaces sigma (σ) y pi (π) según la teoría del enlace de valencia (TEV)
La teoría del enlace de valencia (TEV) describe cómo los orbitales atómicos se solapan para formar enlaces químicos. Los dos tipos principales de enlaces son:
- Enlace sigma (σ): resultante del solapamiento frontal de orbitales.
- Enlace pi (π): resultante del solapamiento lateral de orbitales p.
¿Cómo se forma un enlace sigma?
Un enlace sigma se genera cuando los orbitales se solapan directamente a lo largo del eje internuclear. Este solapamiento puede involucrar:
- Orbitales s con s.
- Orbitales s con p híbridos (sp, sp², sp³).
- Orbitales híbridos p con p (en una orientación frontal).
Consejo mnemotécnico: “σ = frente al eje”. Visualiza dos manos chocando cara a cara; esa colisión frontal representa el enlace σ.
Enlaces pi (π)
Los enlaces pi aparecen cuando dos orbitales p no híbridos se solapan lateralmente, creando una región de densidad electrónica por encima y por debajo del plano de los núcleos. Los enlaces pi son más débiles que los sigma y son responsables de la rigidez de los dobles y triples enlaces.
Energía de ionización y factores que la influyen
La energía de ionización es la energía requerida para remover un electrón de un átomo en estado gaseoso. Varios factores afectan su magnitud:
- Radio atómico: a mayor radio, la energía de ionización disminuye porque el electrón está más alejado del núcleo.
- Carga nuclear efectiva (Zeff): un mayor Zeff aumenta la energía de ionización al atraer más fuertemente a los electrones.
- Efecto pantalla: una mayor pantalla (más electrones internos) reduce la energía de ionización.
- Número de protones: más protones incrementan la atracción nuclear y, por tanto, la energía de ionización.
De los factores anteriores, el mayor radio atómico es el único que NO aumenta la energía de ionización; al contrario, la disminuye.
Resonancia estructural: el caso del dióxido de carbono (CO₂)
El dióxido de carbono es una molécula lineal con enlaces dobles entre el carbono y cada oxígeno. La representación de resonancia muestra cómo los electrones pi pueden distribuirse entre diferentes estructuras equivalentes.
En CO₂, existen tres estructuras resonantes equivalentes que contribuyen al híbrido real:
- Dos estructuras con doble enlace C=O y un enlace simple C–O (carga formal en oxígeno).
- Una estructura con enlaces dobles idénticos en ambos lados del carbono.
La combinación de estas tres estructuras explica la longitud de enlace intermedia observada experimentalmente.
Teoría del orbital molecular (TOM)
La teoría del orbital molecular (TOM) describe cómo los orbitales atómicos se combinan para formar orbitales moleculares (OM) que pueden ser enlazantes o antienlazantes.
- Los orbitales enlazantes resultan de una combinación constructiva, disminuyendo su energía respecto a los orbitales atómicos originales y proporcionando estabilidad a la molécula.
- Los orbitales antienlazantes surgen de una combinación destructiva, aumentando su energía y siendo normalmente ocupados solo después de llenar los enlazantes.
Por lo tanto, la energía del orbital molecular enlazante disminuye y se vuelve más estable en comparación con los orbitales atómicos de partida.
Clasificación de enlaces según la diferencia de electronegatividad
Para reforzar el aprendizaje, a continuación se presenta una tabla resumida que relaciona ΔEN con el tipo de enlace:
| ΔEN | Tipo de enlace |
|---|---|
| 0 – 0.4 | Enlace covalente no polar |
| 0.5 – 1.6 | Enlace covalente polar |
| ≥ 1.7 | Enlace iónico |
Ejemplo: una ΔEN de 1.9 corresponde a un enlace iónico, como ocurre en el cloruro de sodio (NaCl).
Factores que disminuyen la electronegatividad
Los átomos con capas electrónicas externas más alejadas del núcleo tienden a presentar menor electronegatividad. La razón principal es la mayor distancia núcleo‑electrón, que reduce la atracción del núcleo sobre los electrones externos, facilitando su pérdida o compartición.
Resumen de conceptos clave
- La diferencia de electronegatividad determina si un enlace es iónico, covalente polar o no polar.
- Los enlaces sigma se forman por solapamiento frontal de orbitales; los pi, por solapamiento lateral.
- Mayor radio atómico disminuye la energía de ionización; mayor carga nuclear efectiva y menor efecto pantalla la aumentan.
- La resonancia en CO₂ involucra tres estructuras equivalentes que estabilizan la molécula.
- En la teoría de orbitales moleculares, los orbitales enlazantes son más bajos en energía que los atómicos originales.
Preguntas de autoevaluación
Para consolidar el aprendizaje, responde las siguientes preguntas y verifica tus respuestas al final del módulo:
- ¿Qué tipo de enlace predomina cuando ΔEN = 0.3?
- En NH₃, ¿qué tipo de enlace se forma entre N y H?
- ¿Qué tipo de solapamiento produce un enlace sigma?
- ¿Cuál de los siguientes factores NO aumenta la energía de ionización?
- ¿Cuántas estructuras resonantes contribuyen al híbrido real de CO₂?
- Si ΔEN = 1.9, ¿qué tipo de enlace se forma?
- ¿Por qué los átomos con capas externas más alejadas presentan menor electronegatividad?
- En la teoría del orbital molecular, ¿qué ocurre con la energía del orbital enlazante?
Revisa tus respuestas comparándolas con la sección de explicaciones al final del curso.
