Historia y características del enlace covalente

El enlace covalente es un tipo de enlace caracterizado porque los dos átomos a unirse poseen propiedades electronegativas semejantes o incluso idénticas. El enlace covalente supone que ambos átomos (o más, si la molécula la forman más de dos átomos) comparten entre sí los electrones, sin perder ni ganar en cantidad.enlace covalente

Este tipo de enlaces es el que suele formar parte de la materia orgánica, como por ejemplo la que configura nuestro organismo, y son más estables que los iónicos. Su punto de fusión es más bajo, hasta el punto que muchos compuestos se encuentran en estado líquido, y no son por lo general conductores de la electricidad. Dentro de los enlaces covalentes podemos encontrar varios subtipos.

Historia del enlace covalente

El término «covalencia» en relación a la unión fue utilizada por primera vez en 1919 por Irving Langmuir en artículo del Journal of the American Chemical Society titulado La distribución de electrones en átomos y moléculas. Designando con el término covalencia al número de pares de electrones que un determinado átomo comparte con sus vecinos.

Gilbert N. Lewis, en 1916 describió el intercambio de pares de electrones entre los átomos.​ Introdujo la notación de Lewis o notación de puntos de electrones o estructura de puntos de Lewis, en el que la valencia de los electrones (los de la capa exterior) se representa en forma de puntos en torno a los símbolos atómicos. Lewis propuso que un átomo forma suficientes enlaces covalentes para formar una capa electrónica exterior completa o cerrada.

Walter Heitler y Fritz London dieron la primera explicación con éxito de un enlace químico aplicando la mecánica cuántica, en concreto del hidrógeno molecular, en 1927. Su trabajo se basó en el modelo de enlace de valencia, que asume que un enlace químico se forma cuando hay una buena coincidencia entre los orbitales atómicos de los átomos participantes.Características de los enlaces covalentes

La teoría del enlace covalente fue aceptada hasta 1920.

Características de los enlaces covalentes

Los enlaces covalentes se establecen entre elementos no metálicos. Por ejemplo, el hidrógeno H, el oxígeno O y el cloro Cl se encuentran naturalmente como moléculas diatómicas unidas por enlace covalente: H2, O2 y Cl2.

Los enlaces covalentes incluyen enlaces simples, dobles o triples donde 2, 4 o 6 electrones se comparten, respectivamente. Por ejemplo, en el compuesto orgánico etano H3C-CH3, la unión entre carbono-carbono y carbono-hidrógeno es simple. En el eteno H2C=CH2 la unión entre los carbonos es doble, compartiendo cuatro electrones.

Los enlaces covalentes crean moléculas que pueden ser separadas con menos energía que los compuestos iónicos.

El enlace covalente es más fuerte entre dos átomos con igual electronegatividad.

Propiedades de los compuestos covalentes

A temperatura ambiente y a la presión atmosférica normal, los compuestos covalentes se pueden presentar como sólidos, líquidos o gases.

Los compuestos covalentes no muestran conductividad eléctrica cuando son disueltos en agua. Cuando se disuelven estos compuestos las moléculas se separan y permanecen independientes, a diferencia de los compuestos iónicos, que se descomponen en sus iones positivos y negativos.

Los compuestos covalentes tienen puntos de fusión y ebullición menores que los compuestos iónicos. La fuerza de atracción entre las moléculas es menor que en el enlace iónico, por eso se requiere menos energía para separarlas. Por ejemplo, el punto de fusión del cloruro de sodio NaCl (compuesto iónico) es 801 ºC y el de ebullición es 1465 ºC; el punto de fusión del agua (compuesto covalente) es 0 ºC y el de ebullición es 100 ºC.Ejemplos de enlace covalente

Los compuestos covalentes tienden a ser más combustibles.

Muchos compuestos covalentes no son fácilmente solubles en agua. Aquellos compuestos covalentes polares, como el etanol y la glucosa se disuelven bien hasta cierto grado. En cambio, aceites y gasolina no son solubles en agua.

Tipos de sustancias covalentes

Existen dos tipos de sustancias covalentes:

Sustancias covalentes moleculares: los enlaces covalentes forman moléculas que tienen las siguientes propiedades: Temperaturas de fusión y ebullición bajas. En condiciones normales de presión y temperatura (25 °C aprox.) pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos. Son blandos en estado sólido. Son aislantes de la corriente eléctrica y el calor. Solubilidad: las moléculas polares son solubles en disolventes polares y las apolares son solubles en disolventes apolares (lo semejante disuelve a lo semejante). Ejemplos: dióxido de carbono, benceno, oxígeno, nitrógeno.

Redes o sustancias covalentes reticulares: Además, las sustancias covalentes forman redes cristalinas de un número indefinido de átomos, semejantes a los compuestos iónicos, que tienen estas propiedades: Elevadas temperaturas de fusión y ebullición. Son sólidos en condiciones normales. Son sustancias muy duras. Son aislantes (excepto el grafito). Son insolubles. Ejemplos: cuarzo, diamante.

Tipos de enlace covalente

Dependiendo de la afinidad por los electrones que tenga cada átomo podemos tener tres tipos de enlace: polar, no polar y dativo.

Enlaces covalentes polares: Se enlazan átomos de distintos elementos y con diferencia de electronegatividad por encima de 0,5. Cuando estos interactúan, los electrones compartidos se mantienen más próximos a aquel átomo más electronegativo. Así se forman dipolos electromagnéticos.

Enlaces covalentes no polares: Esta unión se establece entre átomos con igual electronegatividad. Este tipo de enlace también se puede mantener entre átomos con una diferencia de electronegatividad menor que 0,4.

Dativo: Un tipo de enlace covalente en que uno solo de los dos átomos enlazados aporta dos electrones y el otro, en cambio, ninguno.

Tipos de enlace covalente

Por otro lado, se pueden distinguir 3 subtipos de enlaces covalentes:

Simple: Los átomos enlazados comparten un par de electrones de su última capa (un electrón cada uno). Por ejemplo: H-H (Hidrógeno-Hidrógeno), H-Cl (Hidrógeno-Cloro).

Doble: Los átomos enlazados aportan dos electrones cada uno, formando un enlace de dos pares de electrones. Por ejemplo: O=O (Oxígeno-Oxígeno).

Triple: En este caso los átomos enlazados aportan tres pares de electrones, es decir, seis en total. Por ejemplo: N≡N (Nitrógeno-Nitrógeno).

Ejemplos de enlace covalente

Ejemplos sencillos de enlace covalente son los que se dan en las siguientes moléculas:

Dióxido de carbono (CO2). O=C=O (dos enlaces dobles)

Agua (H2O). H-O-H (dos enlaces simples)

Ácido clorhídrico (HCl). H-Cl (un enlace simple)

Ácido cianhídrico (HCN). H-C≡N (un enlace simple y uno triple)

El flúor F es el elemento más electronegativo (4,0) y tiene siete electrones de valencia. Cuando se combina con el hidrógeno, se forma el fluoruro de hidrógeno HF, a través de un enlace covalente polar.

Enlace covalente no polar, La molécula de cloro Cl2 está conformada por dos átomos de cloro con la misma electronegatividad, que comparten un par de electrones en un enlace covalente no polar. Igual sucede en el caso de los dos átomos de oxígeno para formar la molécula de oxígeno O2.

Dativo, la reacción entre el amoníaco NH3 y el trifluoruro de boro BF3. El nitrógeno tiene dos electrones libres y el boro está deficiente de electrones. Al unirse tanto el nitrógeno como el boro completan su última capa con ocho electrones.