Enlace covalente

El enlace covalente es un mecanismo de unión interatómica en el que un par de electrones es compartido por dos átomos, perteneciendo cada uno de los electrones del par, al que se denomina doblete, a uno de los dos átomos que se enlazan. Este tipo de unión se da en moléculas diatómicas de gases no metálicos como, por ejemplo, el cloro:

Con esta distribución de la capa exterior de electrones se alcanza la configuración electrónica de gas inerte, que en este caso corresponde a la del argón, el gas noble más próximo al cloro en la tabla periódica. Se cumple así la regla del octeto, que propugna el estado de mayor estabilidad para la molécula constituida.

Los enlaces covalentes en los que se comparte un solo par de electrones son los llamados enlaces simples. Sin embargo, en numerosos compuestos y muy especialmente en los de naturaleza orgánica, los dobletes compartidos son dos o tres, por lo que también pueden formarse enlaces dobles o triples, a los que se llama enlaces múltiples.

Las sustancias covalentes pueden ser moleculares o atómicas. Las primeras suelen tener puntos de fusión y ebullición bajos y son en su mayor parte gases. Las atómicas son aquellas en la que se establecen enlaces entre átomos para formar estados alotrópicos como los del grafito y el diamante, en el caso del carbono. Se les denomina sólidos covalentes y se caracterizan por presentar puntos de fusión y ebullición muy elevados.

La representación gráfica de estos enlaces se realiza mediante la reproducción de la estructura electrónica externa de los átomos, consignando el símbolo de los átomos unidos rodeado de círculos y cruces, que corresponden a los electrones de valencia de cada uno de los átomos (estructuras o diagramas de Lewis). En aras de una mayor simplificación de las representaciones gráficas, los pares de electrones compartidos se representaran mediante líneas.

Parámetros de los enlaces covalente

Los denominados parámetros de enlace son las propiedades específicas de un enlace que dependen de los átomos implicados y que, en general, constituyen medios de valoración de la estabilidad de la molécula. Los principales son el orden, la longitud y la entalpía de enlace y la resonancia.

Orden de enlace. Magnitud que corresponde a la mitad del número de electrones presentes en orbitales enlazantes menos la mitad del número de electrones que hay en orbitales antienlazantes. Da valores de 1, o 2 o 3, para enlaces simples, dobles o triples.

Longitud de enlace. Es la distancia que separa a los núcleos de los átomos integrantes de una molécula. Corresponde a la suma de sus radios atómicos, se representa como l E. y se mide en ángstrom (1 Å = 10–10 m). Su valor disminuye al aumentar el orden de enlace, por lo que sirve para evaluar la multiplicidad de dicho enlace.

Entalpía de enlace. La entalpía es una magnitud termodinámica que corresponde a la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno. En el caso de la de enlace (HE), es el cambio de energía que se produce al constituirse éste y se mide en kilojulios por mol. Inversamente a lo que sucede en la longitud de enlace, esta magnitud aumenta al incrementarse el número de dobletes establecidos. Así, en el caso de los tres enlaces posibles entre nitrógeno y oxígeno, se dan los valores siguientes:

Resonancia. Algunas moléculas pueden presentar distintas estructuras de Lewis, aunque su estado energético sea el mismo. Tal es el caso, por ejemplo, del anión nitrito, NO2–:

A partir de estudios experimentales se ha podido comprobar que la estructura real de esta molécula corresponde a una media de ambas disposiciones extremas. Ese valor medio es lo que se designa como resonancia y a las estructuras resultantes de ellas se las llama híbridos de resonancia, los cuales siempre tienen menor energía y, por consiguiente, más estabilidad que las formas resonantes. La diferencia de energía entre la de las formas resonantes y la del híbrido es la energía de resonancia.