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Ficha temática

Enlace iónico y covalente

Te invitamos a estudiar el enlace químico con el siguiente recurso que hemos desarrollado para apoyar tu aprendizaje en química. Contiene ilustraciones que apoyan el contenido.

Enlace iónico y covalente

Enlace químico

La teoría del enlace químico explica el origen de los enlaces entre dos o más átomos y permite calcular las energías involucradas en la formación de esos enlaces. Para simplificar, puedes reconocer que hay básicamente tres modelos de enlace: iónico, covalente y metálico.
Los enlaces formados entre dos elementos cualesquiera, ocurren entre electrones, específicamente entre electrones que se encuentran en la última capa de cada elemento. Dichos electrones reciben el nombre de electrones de valencia.
Para ilustrar un elemento con sus electrones de valencia, se utiliza una estructura llamada estructura de Lewis, que indica precisamente sólo los electrones de la última capa del átomo.
Por ejemplo: La estructura de Lewis para el H es: estructura de Lewis para el H, lo que indica que tiene sólo un electrón. La estructura de Lewis para C, el cual tiene un z=6, y, por tanto, cuatro electrones en su última capa, es: cuatro electrones en su última capa

Ejercicio: Establece la estructura de Lewis para los elementos: Li, B, O y N.
La reactividad de un elemento depende, en términos generales, de cuántos electrones tenga para completar su configuración electrónica, o sea para alcanzar la configuración de cualquier gas noble, es decir con todos los orbitales completos. De acuerdo a ello, y para simplificar la cuenta de electrones, cualquier átomo que tenga orbitales p incompletos debe cumplir con la regla del octeto, es decir ocho electrones en su último nivel. Para el H y He se cumple con la regla de dueto: dos electrones en el último nivel.
El enlace químico es el resultado de las interacciones atractivas entre los núcleos atómicos y los electrones, que superan energéticamente a las interacciones de repulsión de los electrones entre sí y también entre los núcleos.
El modelo más simple es el enlace iónico. Para que un enlace sea iónico debe existir una apreciable diferencia de electronegatividad, de modo que uno de los átomos atraiga con más fuerza un electrón y ambos quedan cargados. De este modo, este modelo de enlace supone que ambos iones se comportan como cargas puntuales e interaccionan de acuerdo a la ley de Coulomb.
Este tipo de enlaces es típico de moléculas formadas por un elemento del grupo 7A (halógenos) y un elemento del grupo 1A (alcalinos). Los halógenos son muy electronegativos porque les falta sólo un electrón para cumplir con la regla del octeto y alcanzar la configuración electrónica de un gas noble. Esto hace que atraigan un electrón del elemento alcalino. Los alcalinos tienen un electrón en la última capa, y lo liberan fácilmente para cumplir con la regla del octeto. Ambos elementos quedan cargados: el halógeno negativo y el alcalino, positivo:

Esquema de formación de un enlace iónico

 

Esquema de formación de un enlace iónico

Figura 1: Esquema de formación de un enlace iónico

El enlace iónico involucra la formación de un sólido cristalino ordenado, en el que se distribuyen espacialmente los cationes y los aniones siguiendo un patrón similar al de un papel mural, pero dispuestos de manera tridimensional.

Enlace iónico

Figura 2: Sólido cristalino ordenado producto del enlace iónico

En un compuesto iónico hay un completo balance de la carga eléctrica. Así por ejemplo, si se dispone de iones aluminio (III) (Al+3) y óxido (O-2), la condición de electroneutralidad se puede expresar de este modo: si en un cristal de óxido de aluminio hay iones Al3+ y iones O2-, entonces para que exista neutralidad deberán existir dos iones Al3+ y tres iones O2- en el compuesto sólido Al2O3.
La principal característica de un enlace covalente es que en él se comparten los electrones desapareados de la capa de valencia, de modo que cada elemento que participa en el enlace cumple con la regla del octeto. Este enlace es típico de moléculas diatómicas como H2. En este caso, cada uno de los átomos posee un electrón de valencia y la interacción de ambos electrones desapareados para formar la molécula H2 puede ser representada mediante la estructura , en la cual se cumple la regla de dueto.
Si observamos el agua, vemos que el oxígeno tiene seis electrones de valencia,  de los cuales dos están apareados en el orbital s, mientras que el orbital p tiene electrones apareados y dos desapareados. Estos últimos participarán en el enlace covalente que se formará con el H, que sólo tiene un electrón de valencia. 

Esquema de un enlace covalente

Figura 3: Esquema de un enlace covalente

Existen dos tipos de enlace covalentes:
1. Enlace covalente apolar, que se produce entre moléculas de similar electronegatividad como, por ejemplo, en las moléculas de hidrocarburos, donde la electronegatividad del hidrógeno y del carbono es similar, formando un compuesto sin polos. Las moléculas homonucleares (de igual átomo) forman enlaces apolares, debido a que tienen igual electronegatividad.
2. Enlace covalente polar: se forma entre moléculas de diferente electronegatividad, lo que hace que los electrones se orienten más hacia un átomo que hacia el otro; esto crea una densidad de electrones mayor en un átomo y forma, por tanto, un polo.
3. Enlace covalente coordinado o dativo: se forma cuando dos átomos comparten un par de electrones, pero los electrones compartidos los aporta un solo átomo. Por ejemplo, la formación de ión amonio (NH4+). El átomo de nitrógeno tiene un par de electrones no compartidos con otro elemento; sin embargo, este par genera un polo negativo que atrae iones positivos como H+, el cual forma un enlace con ambos electrones que son del nitrógeno.

Representación de los enlaces

Figura 4: Representación de los enlaces

La teoría del enlace de valencia supone que los electrones de una molécula ocupan orbitales atómicos de los átomos individuales. Esto permite conservar la imagen de los átomos individuales tomando parte en la formación del enlace.
El enlace H-H en la molécula de H2 se forma por el traslape de los orbitales 1s de cada átomo de hidrógeno. Al inicio ambos átomos de hidrógeno están separados, no hay interacción y la energía potencial es cero. A medida que se acercan los átomos, los electrones y los núcleos se repelen entre sí, pero aumenta la atracción de los núcleos por los electrones. Esta atracción es mayor que la repulsión, por lo que la energía potencial es negativa. El sistema es más estable cuando la energía potencial es mínima, lo que se logra cuando existe el máximo contacto entre las dos nubes electrónicas, y por lo tanto, ocurre cuando se ha formado la molécula de H2.

foto color
 ¿CÓMO SE UNEN LOS ATOMOS?Educarchile Los cuerpos presentan aspectos y propiedades diferentes según el tipo de átomos que los componen y según la forma en que estos se unen. Pensemos en tres grandes grupos de sustancias o compuestos:
  • Sustancias iónicas.
  • Sustancias covalentes.
  • Sustancias metálicas.Ir a la actividad
Guía del docente: ¿CÓMO SE UNEN LOS ATOMOS?
Educarchile

Descripción curricular:

- Nivel: 2.º Medio 

- Subsector: Ciencias químicas

- Unidad temática: Enlace químico

- Palabras claves: enlace químico, enlace iónico, enlace covalente, enlace metálico 

- Contenidos curriculares: Modelo atómico de la materia y enlace químico 

- Modelos de enlace. Estructuras de Lewis. Energía de enlace. Enlaces

  iónicos, covalentes y de coordinación.

 

- Contenidos relacionados: 

- 1.º Medio: 

El aire. Teoría cinético-molecular.

Los suelos. Mineralogía.

Los procesos químicos.

Los materiales.

 

- 2.º Medio:

Modelo atómico de la materia.

Disoluciones químicas.

 

- 3.º Medio:

Reactividad y equilibrio químico.

Cinética.

 

- 4.º Medio:

Procesos químicos industriales.

Polímeros orgánicos, inorgánicos, sintéticos y naturales.

 

- Aprendizajes esperados: 

- Representan correctamente las estructuras de Lewis de átomos, iones

  poliatómicos y moléculas pequeñas, y valoran la utilidad de dicha representación

  para explicar y predecir su comportamiento químico.

- Aplican los tres modelos de enlace (iónico, covalente y metálico) a casos

  simples de interacciones entre átomos, y relacionan el enlace químico y la

  estructura cristalina de un elemento del segundo período con algunas de sus

  propiedades y usos.

- Clasifican, en casos simples, un enlace como iónico, covalente o metálico

  usando como criterio la ubicación en el Sistema Periódico de los

  elementos que intervienen en el enlace.

 

Aprendizajes esperados de esta actividad: 

- Comprenden en qué consisten los enlaces iónico, covalente y metálico. 

- Comprenden que las propiedades físicas y químicas de los compuestos dependen

  de los átomos que los forman y del tipo de unión entre tales átomos.

  Comprenden que el tipo de unión determina las propiedades de una sustancia. 

- Diferencian entre compuestos iónicos, covalentes y metálicos.

- Representan estructuras de Lewis. 

- Analizan y comparan tablas de datos. 

 

Recursos digitales asociados de www.educarchile.cl: 

- Ficha temática: Enlace iónico y covalente.

- Diapositivas digitales (ppt): Química NM2 “Modelo atómico de la materia”. 

 

Actividad propuesta para este tema:

Con la actividad propuesta para este tema se busca que los estudiantes investiguen y

comprendan los tipos de enlace químico. Así mismo, que diferencien entre compuestos iónicos, covalentes y metálicos y comprendan que el tipo de unión determinará las propiedades físicas y químicas de los compuestos. 

 

ACTIVIDAD: Cómo se unen los átomos

 

2H

 

 

mapa

 

2. Desarrollo de la actividad: Cómo se unen los átomos

 

Paso 1

Puede comenzar preguntando a sus estudiantes: 

- ¿Cómo se unen los átomos? 

- ¿De qué depende que los metales sean sólidos duros y en cambio el

  grafito sea un sólido blando? 

 

Sugerimos recoger las ideas de los estudiantes para más tarde hacer notar el

aprendizaje. 

 

Reparta la guía para el estudiante disponible en el portal educarchile.cl. En ella

aparece una pequeña introducción; le sugerimos que la complemente. 

Los estudiantes deben contar con un material bibliográfico de apoyo para

responder las preguntas que pertenecen en la primera parte de la guía,

referente a las propiedades de los enlaces químicos. 

 

Paso 2

Comiencen la actividad describiendo cada tipo de enlace químico. 

 

I. Propiedades de los enlaces 

1.  ¿Cómo se forma el enlace iónico?

     Los estudiantes deben reconocer que el enlace iónico une un metal a un no

     metal. Estos elementos tienen electronegatividades diferentes, con lo que el

     metal pierde fácilmente un electrón y se transforma en un ión positivo

     (catión). Este electrón es adquirido por el elemento no metal, y se

     transforma  en un ión negativo (anión). 

     La unión entre ambos se debe a atracciones electroestáticas. Con esto, los

     compuestos iónicos en se encuentran, en general, en estado sólido. Sin

     embargo, en solución estas moléculas se separan o disocian en los

     respectivos iones. 

 

2.  ¿Cómo se forma el encale covalente?

     El enlace covalente une elementos químicos iguales o diferentes pero

     próximos entre sí en el Sistema Periódico. Este enlace se caracteriza por

     que los elementos comparten uno o más pares de electrones entre dos

     átomos. 

     Puede pedirles a los estudiantes que representen un enlace covalente

     mediante estructuras de Lewis, que representan los enlaces de la última

     capa de electrones. 

     Por ejemplo: el átomo de hidrógeno sólo tiene un electrón. Si formamos un

     enlace covalente con otro átomo de hidrógeno, entonces tendremos

     hidrógeno molecular  (H2). 

     La estructura de Lewis de esta molécula es:

 

                            H ⋅⋅ H

 

3.  ¿Cómo se forma el enlace metálico? 

     El enlace metálico une elementos alcalinos, alcalinotérreos, de transición y

     transición interna.  

     Los electrones de la última capa de los átomos de este tipo de elementos se

     pueden arrancar fácilmente. Con esto se considera que varios elementos

     metálicos están unidos mediante una nube electrónica que se comparte

     entre varios elementos, lo que forma una estructura cristalina (gas

     electrónico). 

 

Paso 3

Al terminar revisen estas preguntas, aclare algunos conceptos y si es

necesario complemente usted la información que entregan los estudiantes. 

Una vez revisado, continúen con la siguiente parte de la actividad referente

a las propiedades físicas y químicas de los compuestos dependiendo del

enlace que los forma. 

Para esto, la actividad plantea el análisis de una tabla en la que se

presentan distintas propiedades físicas de elementos iónicos, covalentes y

metálicos. 

 

II. Propiedades de los compuestos iónicos, covalentes y metálicos

 

tabla

 

Según esta tabla, los primeros dos compuestos (cloruro de sodio e hidróxido

de potasio) son de carácter iónico. Monóxido de carbono y agua son

compuestos covalentes y el aluminio y el hierro son elementos metálicos. 

De acuerdo con esto, se propone que los estudiantes analicen datos de

densidad, puntos de fusión, puntos de ebullición, solubilidad en diferentes

medios y conducción eléctrica.

 

1. Compuestos iónicos 

 

Los compuestos iónicos se forman entre iones positivos (catión) negativos

(anión); esta unión responde a atracciones electroestáticas entre ambos iones. 

 

Según la tabla: 

a.  Compara los puntos de fusión y ebullición de los todos los compuestos.

     ¿Cómo son los puntos de fusión y ebullición de los primeros dos

     compuestos (cloruro de sodio e hidróxido de potasio), comparándolos

     con aquellos del monóxido de carbono y agua? 

     Los puntos de fusión y ebullición de los compuestos iónicos son mucho

     mayores que los de los compuestos covalentes. 

     Motive a sus estudiantes a que busquen la explicación de este fenómeno.

     En general, los compuestos iónicos son difíciles de fundir: para ello hay

     que separar los iones positivos y negativos, lo que demanda gran cantidad

     de energía calórica. 

 

b.  Compara ahora la solubilidad de estos compuestos en agua. ¿El cloruro

     de sodio y el hidróxido de potasio son solubles en agua? ¿El monóxido

     de carbono es soluble en agua? 

     Los compuestos iónicos son solubles en solventes polares como el agua.

     Este tipo de solventes separa o disocia los compuestos iónicos. No son

     solubles en solventes orgánicos (apolares) tales como el benceno y sólo

     mediante reacciones químicas se pueden solubilizar en ácidos. 

 

c.  Por último compara la conductividad eléctrica del cloruro de sodio e

     hidróxido de potasio con la conductividad del monóxido de carbono y

     agua. 

     Los estudiantes deben recordar que para que exista conductividad

     eléctrica se requiere de un flujo de electrones. Esto se logra en soluciones

     acuosas de compuestos iónicos, pues la solubilización de este tipo de

     compuestos incluye su disociación; por tanto, quedan en solución los

     iones respectivos. 

     Cuando el cristal está en estado sólido, los iones están rígidamente unidos

     entre sí y no pueden moverse, por lo que no se produce corriente

     eléctrica. 

 

Los primeros dos compuestos: cloruro de sodio e hidróxido de potasio son

compuestos iónicos. 

En el caso del cloruro de sodio, el cloro es un no metal (halógeno) que

fácilmente adquiere un electrón del sodio y lo deja con carga positiva. La

unión que existe entre ellos se debe a atracciones electroestáticas. Esto

mismo explica la conductividad de estas sustancias en solución acuosa. 

 

d.  Entonces, ¿cuáles son las principales propiedades de los compuestos

     iónicos? Elabora una conclusión al respecto. 

     Mediante la observación de la tabla de datos y análisis de sus respuestas,

     los estudiantes observarán ciertas diferencias entre los dos primeros

     compuestos y los dos segundos. Pueden concluir que los primeros son

     compuestos iónicos. 

     Motívelos a elaborar una conclusión que incluya las tres propiedades de

     los compuestos iónicos: elevados puntos de fusión y ebullición, solubilidad

     en solventes polares y conductividad eléctrica. 

 

2. Compuestos covalentes

En general, los compuestos covalentes son más estables que los compuestos

iónicos, debido, especialmente, a dos propiedades: 

 

Observa en la tabla que el cloruro de sodio o sal común (y cualquier

compuesto iónico) es soluble en agua. En cambio, el monóxido de carbono no

lo es. ¿Por qué? ¿Cuál será la diferencia entre el cloruro de sodio y el monóxido

de carbono que permite que uno de ellos se disuelva en agua?

 

La respuesta está en el enlace que une al átomo de cloro con el de sodio, por

una parte, y, por otra, en el enlace que une al átomo de carbono con el de

oxígeno. 

 

a.  Haz un esquema del enlace del cloruro de sodio y del enlace del

     monóxido de carbono. Para ello puedes utilizar la estructura de Lewis.

     Explica cuál es la diferencia entre ambos. 

     Para responder esta pregunta, los estudiantes deben construir estructuras

     de Lewis.  

     Los estudiantes deben advertir la formación de iones para el compuesto

     iónico y, por otra parte, cómo los átomos de carbono y oxígeno comparten

     electrones para formar un enlace covalente.

 

Na+Cl:    compuesto iónico. 

 

C = O:     compuesto covalente en que se comparten dos pares de

              electrones.     

 

b.  Averigua cuántos tipos de compuestos covalentes existen y cuáles son. 

     Los enlaces de los covalentes pueden clasificarse según dos criterios:

 

-   Por el número de electrones compartidos: pueden ser simples si

     comparten un par de electrones; dobles si comparten dos pares y

     triples si comparten tres. 

 

-   Por la polaridad o apolaridad del enlace. Los enlaces entre átomos

     iguales son apolares, pues no hay diferencia de electronegatividad

     y por tanto los electrones no se desplazan hacia ninguna parte. 

     Los enlaces covalentes entre átomos diferentes tienen polaridad,

     pues uno de los átomos atrae con mayor fuerza los electrones del

     enlace. 

     Puede pedirles a los estudiantes que busquen ejemplos de cada tipo de

     compuesto. 

 

3. Compuestos metálicos

 

Los compuestos metálicos reaccionan, en general, con el oxígeno formando

óxidos. Es muy común que observemos óxidos en las superficies de metal en

ambientes húmedos, por ejemplo en ambientes marinos. 

 

a.  Como sabemos, los compuestos metálicos son generalmente sólidos.

     Sólo conocemos un metal que a temperatura ambiente es líquido.

     ¿Cuál será?

     Los estudiantes deberían reconocer que el mercurio (Hg) es el único

     metal en estado líquido a temperatura ambiente que más conocemos. 

 

b.  Según la tabla que se encuentra más arriba, compara la conductividad

     eléctrica de los compuestos monóxido de carbono y agua (compuestos

     covalentes) con el hierro (Fe). 

     Los metales son conocidos por su alta conductividad eléctrica. Esto se

     debe a la movilidad del “gas electrónico”.  

 

c.  Según la tabla, compara la densidad del aluminio y el hierro en función

     de las demás densidades. ¿Cómo son? 

     Generalmente la densidad de los metales es mucho mayor que la de los

     demás compuestos. Esto se debe a que la estructura cristalina no es

     compacta. 

 

d.  Elabora una conclusión acerca de las propiedades de estos

     compuestos. 

     Motive a los estudiantes a elaborar conclusiones propias a partir de lo que

     observan en la tabla de datos y del análisis de sus respuestas. Esta

     conclusión debe incluir cómo son los metales, además de sus propiedades

     características.

 

     Por ejemplo: el enlace metálico une elementos iguales entre sí, en los que

     alrededor del núcleo del átomo se forma una nube electrónica en la cual

     se unen dichos elementos. Esto hace que los electrones tengan alta

     movilidad y por tanto sean conductores térmicos y eléctricos. Así mismo,

     se sabe que estos compuestos se encuentran generalmente en estado

     sólido. 

 

Paso 4 

Puede concluir la actividad pidiendo a los estudiantes que lean sus

conclusiones de modo que usted pueda complementarlas. 

Puede dividir al curso en grupos y pedirle a cada grupo que represente

las estructuras de ciertos compuestos iónicos, covalentes y metálicos. 

Para repasar, recuérdeles que en el portal educarchile.cl encuentran

diapositivas digitales (ppt) de apoyo, tituladas Química NM2 “Modelo

atómico de la materia”. 

Información

Técnica

Descripción BreveTe invitamos a estudiar el enlace químico con el siguiente recurso que hemos desarrollado para apoyar tu aprendizaje en química. Contiene ilustraciones que apoyan el contenido.
Temas relacionados

>>Presentación: Enlace químico

>>Recurso interactivo: ¿Cómo se unen los átomos?

IdiomaEspañol (ES)
Autoreducarchile
Fuenteeducarchile
Clasificación Curricular
NivelSectorUnidad o eje
1° medioQuímicaLa materia y sus transformaciones

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