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Unión o Enlace Químico
Este elemento es una ampliación de los cursos y guías de Lawi. Ofrece hechos, comentarios y análisis sobre este tema.
Enlace Químico
Es una de las interacciones que explican la asociación de los átomos en moléculas, iones, cristales y otras especies estables que constituyen las sustancias familiares del mundo cotidiano. Cuando los átomos se acercan unos a otros, sus núcleos y electrones interactúan y tienden a distribuirse en el espacio de tal manera que la energía total es menor de lo que sería en cualquier otra disposición. Si la energía total de un grupo de átomos es inferior a la suma de las energías de los átomos que lo componen, entonces se unen y la energía que disminuye es la energía de enlace.
Las ideas que ayudaron a establecer la naturaleza del enlace químico dieron sus frutos a principios del siglo XX, después de que se descubriera el electrón y la mecánica cuántica proporcionara un lenguaje para la descripción del comportamiento de los electrones en los átomos. Sin embargo, aunque los químicos necesitan la mecánica cuántica para alcanzar una comprensión cuantitativa detallada de la formación de enlaces, gran parte de su comprensión pragmática de los enlaces se expresa en modelos intuitivos simples. Estos modelos consideran que los enlaces son principalmente de dos tipos: iónicos y covalentes. El tipo de enlace que es más probable que se produzca entre dos átomos puede predecirse a partir de la ubicación de los elementos en la tabla periódica y, hasta cierto punto, las propiedades de las sustancias así formadas pueden relacionarse con el tipo de enlace.
Charles T. Metcalfe, representante de la Compañía Británica de las Indias Orientales, y Ranjit Singh, jefe del reino sij del Punjab, firmaron el Tratado de Amritsar, que zanjó las relaciones indo-sijas durante una generación. Véase un análisis sobre las características del Sijismo o Sikhismo y sus Creencias, una religión profesada por 14 millones de indios, que viven principalmente en el Punjab. Los sijs creen en un único Dios (monoteísmo) que es el creador inmortal del universo (véase más) y que nunca se ha encarnado en ninguna forma, y en la igualdad de todos los seres humanos; el sijismo se opone firmemente a las divisiones de casta.
Exatamente 17 años antes, la primera guillotina se erigió en la plaza de Grève de París para ejecutar a un salteador de caminos.
Puede que sepas que los elementos componen el aire que respiramos y el agua que bebemos, pero ¿sabes algo más sobre ellos? ¿Qué elemento es casi tan ligero como el hidrógeno? ¿Cómo se llama una mezcla de dos elementos químicos? Averigua las respuestas en este cuestionario.
Un concepto clave en la discusión del enlace químico es el de molécula. Las moléculas son las unidades más pequeñas de compuestos que pueden existir. Una característica de las moléculas que puede predecirse con razonable éxito es su forma. Las formas moleculares tienen una importancia considerable para entender las reacciones que pueden sufrir los compuestos, por lo que en este artículo se analiza brevemente la relación entre el enlace químico y la reactividad química.
Aunque los modelos simples de enlace son útiles como reglas empíricas para racionalizar la existencia de los compuestos y las propiedades y estructuras físicas y químicas de las moléculas, es necesario justificarlos apelando a descripciones más sofisticadas del enlace. Además, hay algunos aspectos de la estructura molecular que quedan fuera del alcance de las teorías simples. Para conseguirlo, es necesario recurrir a una descripción completamente mecánica cuántica.Entre las Líneas En la práctica, estas descripciones implican una gran dependencia de los ordenadores. Estas aproximaciones numéricas al enlace químico proporcionan información importante sobre el enlace.
Surgimiento de la química cuantitativa
Los primeros griegos, sobre todo Demócrito, sostenían que la materia está compuesta por partículas fundamentales llamadas átomos. Sin embargo, los puntos de vista de los atomistas carecían de la autoridad que otorga la experimentación, y la evidencia de la existencia de los átomos no se produjo durante dos milenios hasta la aparición de la ciencia cuantitativa y empírica en el siglo XVIII.
La ley de conservación de la masa
La crucial transformación de la química, que pasó de ser una colección de vanas esperanzas y de injerencias alquímicas a un corpus de conocimientos cuantitativos fiables, dependió de las contribuciones del aristócrata francés Antoine-Laurent Lavoisier (y de su esposa, Marie-Anne), poco antes de que perdiera la cabeza en la guillotina en pleno Reinado del Terror. Lavoisier abrió la puerta a la química cuantitativa al establecer que las transformaciones de la materia, que hasta su época se habían descrito en gran medida mediante un miasma de informes descoordinados, podían investigarse cuantitativamente midiendo las masas de las sustancias consumidas y producidas en las reacciones. La observación más significativa que hizo fue que, aunque una sustancia se transforme en otra en el curso de una reacción, la masa total de los productos es la misma que la masa total de los reactivos. La implicación de esta observación es que, aunque la identidad de las sustancias puede cambiar cuando se produce una reacción, algo, al menos, permanece inalterado.
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Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características y el futuro de esta cuestión):
La ley de las proporciones definidas
Los experimentos de Lavoisier inspiraron otros estudios que acabaron por derribar la opinión de que la materia es un continuo sin estructura. Estas observaciones culminaron en la hipótesis atómica desarrollada por el químico inglés John Dalton, que afirma que la materia está compuesta por partículas indestructibles que son únicas y características de cada elemento. Dos grandes conjuntos de observaciones contribuyeron a establecer este punto de vista.Entre las Líneas En primer lugar, se comprobó que los compuestos tienen siempre una composición fija, independientemente de su origen. Así, se determinó que 18 gramos de agua siempre están formados por 2 gramos de hidrógeno y 16 gramos de oxígeno, independientemente del origen de la muestra. Estas observaciones echaron por tierra, al menos temporalmente, la opinión del químico francés Claude-Louis Berthollet de que los compuestos tienen una composición variable. La investigación moderna ha demostrado, sin embargo, que existen ciertas clases de compuestos en los que la composición es variable. Sin embargo, son una minoría, y la ley de las proporciones definidas (también llamada ley de la composición constante) es la regla más que la excepción.
La ley de las proporciones múltiples
El segundo paso hacia la síntesis de Dalton fue el reconocimiento de la existencia de series relacionadas de compuestos formados por los mismos elementos. Se estableció, por ejemplo, que, mientras que 28 gramos de monóxido de carbono constan invariablemente de 12 gramos de carbono y 16 gramos de oxígeno, el carbono también forma el compuesto dióxido de carbono, y 44 gramos de este compuesto siempre constan de 12 gramos de carbono y 32 gramos de oxígeno.Entre las Líneas En este ejemplo, la masa de oxígeno que se combina con una masa fija de carbono para formar dióxido de carbono es exactamente el doble de la cantidad que se combina para formar monóxido de carbono. Estas observaciones sugieren fuertemente que el dióxido de carbono contiene exactamente el doble de entidades de oxígeno por entidad de carbono que el monóxido de carbono. Dalton predijo que, cuando dos elementos se combinan en una serie de compuestos, las proporciones de las masas de un elemento que se combinan con una masa fija del segundo son reducibles a pequeños números enteros; esto se conoce ahora como la ley de las proporciones múltiples.
La teoría atómica de Dalton
John Dalton reunió estas observaciones y estableció así un lenguaje que, con pequeñas modificaciones, se ha convertido en universal en la química. Propuso que los elementos están compuestos por átomos indestructibles, que cada átomo de un elemento es idéntico, que los átomos de diferentes elementos difieren en términos de masa, y que los compuestos consisten en agrupaciones características de átomos. Dado que un compuesto se caracteriza por la agrupación de átomos y que cada átomo tiene una masa característica, fue fácil comprender de inmediato que los compuestos tienen una composición fija en masa. Además, la existencia de familias de compuestos afines, que difieren de forma integral en su composición en masa, podía explicarse inmediatamente suponiendo que los distintos compuestos difieren en el número de átomos de un elemento que se combinan con un átomo de un segundo elemento. El monóxido de carbono, por ejemplo, está formado por un átomo de carbono unido a un átomo de oxígeno, mientras que el dióxido de carbono está formado por un átomo de carbono unido a dos átomos de oxígeno. Así, en términos modernos, el monóxido de carbono se denomina CO, mientras que el dióxido de carbono se denomina CO2.
Datos verificados por: Brite
Recursos
[rtbs name=”informes-jurídicos-y-sectoriales”][rtbs name=”quieres-escribir-tu-libro”]Traducción al Inglés
Traducción al inglés de Unión química: Chemical bond
Véase También
Estructura molecular
Bibliografía
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Los enlaces químicos pueden dividirse en diferentes tipos. En los cristales iónicos predomina el enlace iónico basado en las interacciones electrostáticas, en los metales el enlace metálico basado en los electrones que se mueven libremente. En cambio, la formación de moléculas y complejos se basa en enlaces localizados, que se basan en la formación de pares de electrones. Dentro de los enlaces de pares de electrones localizados, se suele distinguir entre el enlace covalente, en el que cada átomo contribuye con un electrón al enlace, y el enlace coordinativo en los complejos, en el que un par de electrones de un ligando interactúa con un orbital vacío del átomo central. En casos especiales, pueden producirse vínculos multicéntricos. Los enlaces metálicos, iónicos y covalentes son idealizaciones de los enlaces químicos.
Los enlaces pueden romperse suministrando energía, por ejemplo en forma de calor o luz. Los átomos o moléculas individuales resultantes suelen tener una gran tendencia a volver a unirse. La reconexión puede tener lugar en el sitio previamente escindido, o puede ocurrir en otros átomos o moléculas. Esta es la base de las reacciones químicas.
Las interacciones débiles, como las interacciones de Van der Waals, las interacciones dipolares y los enlaces de hidrógeno, se cuentan a veces como enlaces químicos. Sin embargo, no se trata de enlaces químicos fijos, sino de fuerzas de atracción débiles que actúan entre moléculas individuales.
En la química teórica se han establecido varias teorías para describir los enlaces en las moléculas, pero todas ellas son sólo aproximaciones a la situación real de los enlaces que son lo más exactas posible. Entre ellas se encuentran la teoría de la estructura de valencia y la teoría de los orbitales moleculares.
El enlace iónico es un enlace no dirigido con un gran alcance que actúa con la misma fuerza en todas las direcciones espaciales. Es el tipo de enlace predominante en las sales, es decir, en los compuestos de metales y no metales que se disponen periódicamente en entramados. En la reacción de metales y no metales, la gran diferencia de electronegatividad conduce a una transferencia de electrones de valencia del metal al no metal y, por tanto, a átomos cargados eléctricamente, los llamados iones. Cuanto mayor es la diferencia de electronegatividad, más fuertemente se transfieren los electrones de valencia y más iónico es el enlace. Sin embargo, todos los enlaces iónicos también tienen partes covalentes en el enlace. En el caso de las diferencias débiles, sólo se produce una pequeña transferencia y es necesario tener en cuenta ambas partes para la descripción del enlace.
El enlace iónico es un enlace fuerte. Los valores típicos de las energías de red de las sustancias iónicas son de 787 kJ/mol (8,2 eV) para el cloruro de sodio y de 3.850 kJ/mol (39,9 eV) para el óxido de magnesio de mayor carga (determinado mediante el proceso del círculo de Born-Haber), lo que explica las altas temperaturas de fusión de muchas sustancias de estructura iónica. Sin embargo, como el enlace no es direccional, no es más fuerte que muchos enlaces covalentes, que sólo actúan dentro de una molécula y no entre las moléculas de una sustancia. La naturaleza electrostática del enlace iónico provoca la fragilidad de muchos cristales iónicos, ya que los desplazamientos entre los iones provocan fácilmente que los iones con carga similar se unan y se repelan, haciendo saltar el cristal.
Para la unión en los cristales iónicos, son responsables principalmente las interacciones electrostáticas entre los iones de diferente carga. La estructura energética puede describirse teóricamente bien con la energía de la red. Para ello, se incluyen las fuerzas de atracción y repulsión entre los iones, así como la repulsión de las cáscaras de electrones interpenetradas, y se tiene en cuenta la ley de Coulomb. El tipo de red también se incluye a través de la constante de Madelung.