Articles

4.4: Características de los Enlaces Covalentes

Electronegatividad y Polaridad de los Enlaces

Aunque definimos el enlace covalente como el intercambio de electrones, los electrones en un enlace covalente no siempre son compartidos por igual por los dos átomos enlazados. A menos que el enlace conecte dos átomos del mismo elemento, como en H2, siempre habrá un átomo que atraiga los electrones en el enlace más fuertemente que el otro átomo, como en HCl, mostrado en la Figura \(\pageIndex{1}\). Un enlace covalente que tiene un reparto igual de electrones (Figura \(\pageIndex{1a}\)) se denomina enlace covalente no polar. Un enlace covalente que tiene un intercambio desigual de electrones, como en la Figura \(\pageIndex{1b}\), se denomina enlace covalente polar.

Figura \(\pageIndex{1}\) Enlaces Covalentes polares versus No Polares. (a) Los electrones en el enlace covalente son compartidos por igual por ambos átomos de hidrógeno. Este es un enlace covalente no polar. (b) El átomo de cloro atrae a los electrones en el enlace más que el átomo de hidrógeno, lo que conduce a un desequilibrio en la distribución de electrones. Este es un enlace covalente polar.

La distribución de la densidad electrónica en un enlace polar es desigual. Es mayor alrededor del átomo que atrae a los electrones más que al otro. Por ejemplo, los electrones en el enlace H-Cl de una molécula de cloruro de hidrógeno pasan más tiempo cerca del átomo de cloro que cerca del átomo de hidrógeno. Tenga en cuenta que el área sombreada alrededor de Cl en la figura \(\pageIndex{1b}\) es mucho más grande que alrededor de H.

Este desequilibrio en la densidad electrónica resulta en una acumulación de carga negativa parcial (designada como δ−) en un lado del enlace (Cl) y una carga positiva parcial (designada δ+) en el otro lado del enlace (H). Esto se ve en la figura \(\pageIndex{2a}\). La separación de carga en un enlace covalente polar da como resultado un dipolo eléctrico (dos polos), representado por la flecha en la Figura \(\pageIndex{2b}\). La dirección de la flecha apunta hacia el extremo δ, mientras que la cola + de la flecha indica el extremo δ+ del enlace.

Figura \(\pageIndex{2}\): (a) El reparto desigual del par de electrones de enlace entre H y Cl conduce a una carga positiva parcial en el átomo H y una carga negativa parcial en el Cl. Los símbolos δ+ y δ– indican la polaridad del enlace H–Cl. b) El dipolo está representado por una flecha con una cruz en la cola. La cruz está cerca del extremo δ+ y la punta de flecha coincide con el δ -.

Cualquier enlace covalente entre átomos de diferentes elementos es un enlace polar, pero el grado de polaridad varía ampliamente. Algunos enlaces entre diferentes elementos son mínimamente polares, mientras que otros son fuertemente polares. Los enlaces iónicos pueden considerarse lo último en polaridad, con electrones que se transfieren en lugar de compartirse. Para juzgar la polaridad relativa de un enlace covalente, los químicos usan electronegatividad, que es una medida relativa de la fuerza con la que un átomo atrae electrones cuando forma un enlace covalente. Hay varias escalas numéricas para calificar la electronegatividad. La figura \(\pageIndex{3}\) muestra una de las más populares: la escala de Pauling.

Figure \(\pageIndex{3}\) Los valores de electronegatividad derivados de Pauling siguen tendencias periódicas predecibles con las electronegatividades más altas hacia la parte superior derecha de la tabla periódica. El flúor tiene el valor más alto (4.0).

Mirando más de Cerca: Linus Pauling

Podría decirse que el químico más influyente del siglo XX, Linus Pauling (1901-94) es la única persona que ha ganado dos Premios Nobel individuales (es decir, no compartidos). En la década de 1930, Pauling utilizó nuevas teorías matemáticas para enunciar algunos principios fundamentales del enlace químico. Su libro de 1939 The Nature of the Chemical Bond es uno de los libros más importantes publicados en química.

En 1935, el interés de Pauling se volvió hacia las moléculas biológicas, y fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 1954 por su trabajo sobre la estructura de las proteínas. (Estaba muy cerca de descubrir la estructura de doble hélice del ADN cuando James Watson y James Crick anunciaron su propio descubrimiento de su estructura en 1953. Más tarde fue galardonado con el Premio Nobel de la Paz de 1962 por sus esfuerzos para prohibir los ensayos de armas nucleares.

Linus Pauling fue uno de los químicos más influyentes del siglo XX.

En sus últimos años, Pauling se convenció de que grandes dosis de vitamina C prevenían enfermedades, incluido el resfriado común. La mayoría de las investigaciones clínicas no mostraron una conexión, pero Pauling continuó tomando grandes dosis diarias. Murió en 1994, después de haber pasado toda una vida estableciendo un legado científico que pocos podrán igualar.

La polaridad de un enlace covalente se puede juzgar determinando la diferencia en las electronegatividades de los dos átomos que forman el enlace. Cuanto mayor es la diferencia en electronegatividades, mayor es el desequilibrio de la distribución de electrones en el enlace. Aunque no hay reglas duras y rápidas, la regla general es si la diferencia en electronegatividades es menor que aproximadamente 0.4, el enlace se considera no polar; si la diferencia es mayor que 0.4, el enlace se considera polar. Si la diferencia en electronegatividades es lo suficientemente grande (generalmente mayor que aproximadamente 1,8), el compuesto resultante se considera iónico en lugar de covalente. Una diferencia de electronegatividad de cero, por supuesto, indica un enlace covalente no polar.

Figura \(\pageIndex{4}\): A medida que aumenta la diferencia de electronegatividad entre dos átomos, el enlace se vuelve más iónico.

Ejemplo \(\pageIndex{1}\)

Describe la diferencia de electronegatividad entre cada par de átomos y la polaridad resultante (o tipo de enlace).

  1. C y H
  2. H y H
  3. Na y Cl
  4. O y H

Solución

  1. el Carbono tiene una electronegatividad de 2.5, mientras que el valor de hidrógeno es de 2.1. La diferencia es de 0,4, que es bastante pequeña. Por lo tanto, el enlace C–H se considera no polar.
  2. Ambos átomos de hidrógeno tienen el mismo valor de electronegatividad-2.1. La diferencia es cero, por lo que el enlace no es polar.
  3. La electronegatividad del sodio es de 0,9, mientras que la del cloro es de 3,0. La diferencia es 2,1, que es bastante alta, por lo que el sodio y el cloro forman un compuesto iónico.
  4. Con 2,1 para el hidrógeno y 3,5 para el oxígeno, la diferencia de electronegatividad es de 1,4. Esperaríamos un vínculo muy polar. El intercambio de electrones entre O y H es desigual con los electrones más fuertemente atraídos hacia O.

Ejercicio \(\pageIndex{1}\)

Describir la diferencia de electronegatividad (EN) entre cada par de átomos y la polaridad resultante (o tipo de enlace).

  1. C y O
  2. K y Br
  3. N y N
  4. Cs y F

Respuesta a:

La diferencia EN es 1.0, por lo tanto polar. El intercambio de electrones entre C y O es desigual con los electrones más fuertemente atraídos hacia O.

Respuesta b:

La diferencia EN es mayor que 1.8, por lo tanto iónica.

Respuesta c:

Los átomos idénticos tienen cero EN diferencia, por lo tanto no polares.

Respuesta d:

La diferencia EN es mayor que 1,8, por lo tanto iónica.