9.4
La formación de. estas moléculas ilustra la regla del octeto, propuesta por Lewis: un átomo diferente JéHtidrógeno tiende a formar enlaces hasta que se rodea de ocho electrones de valencia, es decir, se forma un enlace covalente cuando no hay suficientes electrones para que cada átomo individual complete su octeto. Al compartir electrones en un enlace covalente, cada átomo completa su octeto. Para el hidrógeno, el requisito es que obtenga la configuración electrónica del helio o un total de dos electrones. La regla del octeto funciona principalmente para los elementos del segundo periodo de la tabla periódica. Estos elementos sólo tienen subniveles 2s y 2p, en los que puede haber un total de ocho electrones. Cuando un átomo de uno de estos elementos forma un compuesto covalente, obtiene la configuración electrónica de gas noble (Ne) compartiendo electrones con otros átomos del mismo compuesto. Más adelante se analizarán varias excepciones importantes a la regla del octeto que darán mayor información acerca de la naturaleza del enlace químico. Los átomos pueden formar distintos tipos de enlaces covalentes. En un enlace sencillo, dos átomos se unen por medio de un par de electrones. En muchos compuestos se forman enlaces múltiples, es decir, cuando dos átomos comparten dos o más pares de electrones. Si dos átomos comparten dos pares de electrones, el enlace covalente se denomina enlace doble. Estos enlaces se encuentran en moléculas tales como dióxido de carbono (C0 2) y etileno (C 2H4 ):
CR€®
74pm
161 pm
~ HI
FIGURA 9.3 Longitudes de enlace de las moléculas de H2 y HI.
En breve se verán las reglas para escribir en forma adecuada las estructuras de Lewis. Aquí sólo se pretende familiarizar con el lenguaje relacionado con estas estructuras.
..
o
339
EL ENLACE COVALENTE
Q=C=Q .. ..
8e- 8e- 8e-
Un triple enlace surge cuando dos átomos comparten tres pares de electrones, como en la molécula de nitrógeno (N 2):
@B
o
:N=N:
8e- 8e-
La molécula de acetileno (C 2H2) también tiene un triple enlace, en este caso entre dos átomos de carbono:
H~H
o
H-C C-H
8e- 8e-
Advierta que en el etileno y el acetileno todos los electrones de valencia son enlazantes; no hay pares libres en los átomos de carbono. De hecho, a excepción del monóxido de carbono, las moléculas estables de carbono no tienen pares libres en estos átomos. Los enlaces múltiples son más cortos que los enlaces covalentes sencillos. La longitud de enlace se define como la distancia entre el núcleo de dos átomos unidos por un enlace covalente en una molécula (figura 9.3). En la tabla 9.2 se muestran algunas longitudes de enlace determinadas en forma experimental. Para un par dado de átomos, como carbono y nitrógeno, los enlaces triples son más cortos que los dobles, que a su vez, son más cortos que los enlaces sencillos. Además, los enlaces múltiples más cortos son más estables que los enlaces sencillos, como se verá después.
Comparación de las propiedades de los compuestos covalentes y los compuestos iónicos Los compuestos iónicos y covalentes exhiben marcadas diferencias en sus propiedades físicas generales debido a que sus enlaces son de distinta naturaleza. En los compuestos covalentes existen dos tipos de fuerzas de atracción. Una de ellas es la que mantiene
Tabla 9.2 Longitudes de enlace promedio de algunos enlaces sencillos, dobles y triples más comunes
Longitud Tipo de enlace
de enlace (pm)
C-H C-O C=O C-C C=C
107 143 121 154 133 120 143 138 116 136 122 96
C~
C-N C=N CEN N-O N=O O-H