Historia y como se forman los enlaces quimicos

Muchas investigaciones han  concluido que los seres vivos  estamos  compuestos de átomos,  en algunos casos, esos átomos no están sobresaliendo por ahí particularmente. Al contrario, están interactuando con otros átomos o grupos de átomos. Por ejemplo, los átomos pueden estar enlazados por enlaces fuertes y organizados en moléculas o cristales; o podrían formar enlaces temporales y débiles con otros átomos con los que chocan o rozan. Tanto los enlaces fuertes, que mantienen unidas a las moléculas, como los enlaces más débiles que crean conexiones temporales, son esenciales para la química de nuestros cuerpos y la existencia de la vida misma.enlace químico es el proceso químico

Un enlace químico es el proceso químico responsable de las interacciones atractivas entre átomos y moléculas, ​y que confiere estabilidad a los compuestos químicos diatómicos y poliatómicos. La explicación de tales fuerzas atractivas es un área compleja que está descrita por las leyes de la química cuántica. Una definición más sencilla es que un enlace químico es la fuerza existente entre los átomos una vez que se ha formado un sistema estable.

Las moléculas, cristales, metales y gases diatómicos (que forman la mayor parte del ambiente físico que nos rodea) están unidos por enlaces químicos, que determinan las propiedades físicas y químicas de la materia.

Las cargas opuestas se atraen porque al estar unidas adquieren una situación más estable que cuando estaban separadas. Esta situación de mayor estabilidad suele darse cuando el número de electrones que poseen los átomos en su último nivel es igual a ocho, estructura que coincide con la de los gases nobles ya que los electrones que orbitan el núcleo están cargados negativamente, y que los protones en el núcleo lo están positivamente, la configuración más estable del núcleo y los electrones es una en la que los electrones pasan la mayor parte del tiempo «entre» los núcleos, que en otro lugar del espacio. Estos electrones hacen que los núcleos se atraigan mutuamente.

De manera semejante, los enlaces químicos pueden romperse bajo ciertas y determinadas condiciones, como al ser sometidos a cantidades de calor, a la acción de la electricidad, o a la de sustancias que rompan la unión existente y propicien otras nuevas junturas.

Historia del enlace químico

Las primeras especulaciones respecto a la naturaleza del enlace químico son tan tempranas como en el siglo XII, se suponía que ciertos tipos de especies químicas estaban unidas entre sí por un tipo de afinidad química.

En 1704, Isaac Newton esbozó su teoría de enlace atómico, donde los átomos se unen unos a otros por alguna «fuerza». En 1819, a raíz de la invención de la pila voltaica, Jöns Jakob Berzelius desarrolló una teoría de combinación química, introduciendo indirectamente el carácter electropositivo y electronegativo de los átomos que se combinan. A mediados del siglo XIX, Edward Frankland, F.A. Kekule, A.S. Couper, A.M. Butlerov y Hermann Kolbe, ampliando la teoría de radicales. En 1916, el químico Gilbert N. Lewis desarrolló el concepto de enlace de par de electrones, en el que dos átomos pueden compartir uno y seis electrones, formando el enlace de un solo electrón, enlace simple, enlace doble, o enlace triple.

El mismo año, Walther Kossel lanzó la teoría donde su modelo asumía una transferencia completa de electrones entre los átomos. Tanto Lewis y Kossel estructuraron sus modelos de enlace a partir de la regla de Abegg (1904).En 1927, el físico danés Oyvind Burrau derivó la primera descripción cuántica matemáticamente completa de un enlace químico simple.Historia del enlace químico

En 1929, Sir John Lennard-Jones introdujo el método de combinación lineal de orbitales atómicos Esta teoría de orbital molecular representó un enlace covalente como un orbital formado por combinación de los orbitales atómicos de la mecánica cuántica de Erwin Schrödinger que habían sido hipotetizados por los electrones en átomos solitarios.

Características principales del enlace químico

Las ideas sobre el enlace químico con las cuales trabajan la mayor parte de los químicos, han sido desarrolladas tratando de usar conceptos cualitativos, a fin de explicar los hechos experimentales. Es decir, que son los datos experimentales sobre las estructuras moleculares, las que deben servir de guía en la confección de una teoría sobre enlace químico.

En cualquier sustancia, independientemente del tipo de partículas que la constituyan, átomos, moléculas o iones, hay varios parámetros que permiten caracterizar su estructura, de forma tal que coincida ésta en muchos casos pueden predecirse con gran certeza sus propiedades. Los parámetros fundamentales del enlace químico los constituyen la longitud o distancia, la solidez o energía de enlace y la dirección o ángulo del mismo.

Cómo se forman los enlaces químicos

Para que un par de electrones formen un enlace hay muchos aspectos que deben considerarse primero. Los núcleos, a decir los de A, tienen protones y son por lo tanto positivos. Cuando dos átomos de A se encuentran muy alejados entre sí, es decir, a una distancia internuclear grande, estos no experimentan ninguna atracción.

A medida que se aproximan los dos átomos de A sus núcleos atraen la nube electrónica del átomo vecino. Esta es la fuerza de atracción. Sin embargo, los dos núcleos de A se repelen por ser positivos, y esta fuerza aumenta la energía potencial del enlace.

Existe una distancia internuclear en la cual la energía potencial alcanza un mínimo; es decir, se equilibran tanto la fuerza de atracción como la de repulsión.  Si esta distancia disminuye después de este punto, el enlace ocasionará que los dos núcleos se repelan con mucha fuerza, desestabilizando el compuesto A-A.

Entonces, para que el enlace se forme debe haber una distancia internuclear energéticamente adecuada; y además, los orbitales atómicos deben traslaparse correctamente para que los electrones se enlacen.enlace químico tipos

Tipos de enlace químico

Dependiendo de la naturaleza de los átomos involucrados, existen tres tipos de enlace químico conocidos:

Enlace covalente: Ocurre entre átomos no metálicos y de cargas electromagnéticas semejantes (por lo general altas), que se juntan y comparten algunos pares de electrones de su última órbita (la más externa), y conseguir una forma eléctrica más estable. Es el tipo de enlace predominante en las moléculas orgánicas y puede ser de tres tipos: simple (A-A), doble (A=A) y triple (A≡A), dependiendo de la cantidad de electrones compartidos.

Enlace iónico: Tiene lugar entre átomos metálicos y no metálicos, y consiste en una transferencia permanente de electrones desde el átomo metálico hacia el átomo no metálico, produciendo una molécula cargada eléctricamente en algún sentido, ya sea cationes (+1) o aniones (-1).

Enlace metálico: Se da únicamente entre átomos metálicos de un mismo elemento, que por lo general constituyen estructuras sólidas, sumamente compactas. Es un enlace fuerte, que junta los núcleos atómicos entre sí, rodeados de sus electrones como en una nube, y cuesta mucho esfuerzo separarlos.

Importancia del enlace químico

El incalculable número de consecuencias que desataría la ausencia del enlace químico resalta su enorme importancia en la naturaleza: sin él, no existirían los colores, pues sus electrones no absorberían la radiación electromagnética.Características principales del enlace químico

El carbono no podría formar sus interminables cadenas, de las cuales derivan billones de compuestos orgánicos y biológicos. Las proteínas no podrían siquiera definirse en sus aminoácidos constituyentes. Los azúcares y las grasas desaparecerían, así como cualquier compuesto carbonado en los organismos vivos. La Tierra se quedaría sin atmósfera, porque en ausencia de los enlaces químicos en sus gases, no habría fuerza que los mantuviera unidos. Tampoco habría la más mínima interacción intermolecular entre ellos.

Las montañas quizás se esfumarían, debido a que sus rocas y minerales, aunque pesados, no podrían contener empaquetados sus átomos dentro de sus estructuras cristalinas o amorfas. El mundo estaría formado por átomos solitarios incapaces de formar sustancias sólidas ni líquidas. Esto también traería como consecuencia la desaparición de toda transformación de la materia; es decir, no habría ninguna reacción química. Solo gases fugaces por doquier.

Ejemplos de enlace químico

Ejemplos de compuestos con enlaces iónicos son: Óxido de magnesio (MgO), Sulfato de cobre (CuSO4); Ioduro de potasio (KI)

Ejemplos de elementos con enlaces metálicos: Barras de hierro (Fe), Yacimientos de cobre (Cu), Barras de oro puro (Au); Barras de plata pura (Ag)

Ejemplos de enlace covalente: Glucosa (C6H12O6), Amoníaco (NH3); en todas las formas del carbono (C): carbón, diamantes, grafeno, entre otros.