Teoría del Enlace de Valencia y Enlace Covalente
La teoría del enlace de valencia fue desarrollada por Heitler y London en 1927. Según esta teoría, para que se forme un enlace covalente deben solaparse dos orbitales atómicos que tengan electrones desapareados y los espines contrarios.
Tipos de Solapamiento de Orbitales Atómicos
Los orbitales atómicos pueden solaparse de dos maneras:
Solapamiento Frontal
Se establece un enlace covalente de tipo sigma (σ). Recibe este nombre porque sigma en griego significa S y en la zona de solapamiento tiene una forma elipsoide como si fuera un orbital S, pero deformado. Este solapamiento puede darse entre:
- Dos orbitales de tipo s, como es el caso de la molécula de Hidrógeno (H2).
- Dos orbitales de tipo s y p, como es el caso del HCl.
- Dos orbitales de tipo p, como es el caso del Cl2.
En la zona de solapamiento es donde hay la máxima probabilidad de encontrar a los dos electrones que estarán ahora apareados.
Solapamiento Lateral o Enlace Pi (π)
Se produce un solapamiento lateral entre los orbitales de tipo p. Se llama pi porque la letra griega π es la letra p, que es con la que se designa a los orbitales que se solapan.
Hibridaciones
Se produce cuando hay orbitales vacíos en un mismo nivel, dando lugar a la posibilidad de promocionar electrones. Los orbitales que se combinan deben tener electrones desapareados. Se forman tantos orbitales híbridos como orbitales atómicos se han combinado. Tienen una forma prácticamente fija que consiste en dos lóbulos (uno pequeño y uno grande).
Hibridación de Orbitales s y p (Hibridación sp)
Da lugar a dos orbitales híbridos. Para que las nubes electrónicas que contienen cada electrón desapareado se repelan lo menos posible, tienen que estar lo más separadas posible y tienen una disposición lineal formando 180º.
Hibridación de un Orbital s y 2 Orbitales p (Hibridación sp2)
Se combinan un orbital s y dos orbitales p que tengan electrones desapareados. Se forman tres orbitales de tipo sp2, puesto que se han combinado tres orbitales atómicos. La disposición espacial para que se repelan lo menos posible es la trigonal plana, formando ángulos de 120º.
Hibridación de un Orbital s y 3 Orbitales p (Hibridación sp3)
La hibridación se denomina sp3. Se forman cuatro orbitales de tipo sp3 y la disposición espacial para que se repelan lo menos posible es la tetraédrica.
Se pueden dar más casos:
Ejemplo: PCl5. Se forman 5 enlaces idénticos. El átomo de P tiene una configuración electrónica que es P: [Ne] 3s2 3p3. Si analizamos la capa de valencia, el orbital d está vacío, y se produce una migración: el electrón del 3s promociona al 3d.
Fuerzas Intermoleculares
Estas fuerzas se producen entre las moléculas que forman los compuestos covalentes moleculares. Se les denomina fuerzas y no enlaces porque su energía de formación es inferior a 40 KJ/mol. Las fuerzas intermoleculares son: enlaces por puente de hidrógeno, fuerzas de Van der Waals y fuerzas de London.
Puentes de Hidrógeno
Se produce cuando el hidrógeno (H) está unido a un elemento muy electronegativo como flúor (F), nitrógeno (N) u oxígeno (O), de manera que el enlace está muy polarizado. Si observamos el punto de ebullición y de fusión de los elementos del grupo del oxígeno con el hidrógeno, se observa que el punto de fusión y el punto de ebullición del H2O es muy superior al punto de fusión y el punto de ebullición del resto de elementos, cuando deberían ser parecidos o similares puesto que todos los elementos están en el mismo grupo y deberían tener las mismas propiedades. El hecho de que esto ocurra es que el H2O forma enlaces por puentes de hidrógeno entre sus moléculas y el resto de elementos no. La energía que se comunica al agua se emplea en romper estos enlaces por puentes de hidrógeno.
Fuerzas de Van der Waals y de London
Son las fuerzas que se producen entre las moléculas polares. Son muy débiles y por ello los compuestos covalentes moleculares que las forman son gases o líquidos de bajo punto de ebullición. A temperatura ambiente hay suficiente energía para romperlos. Dentro de las fuerzas de Van der Waals hay un tipo de fuerzas denominadas fuerzas de London y ocurren entre compuestos covalentes moleculares en los que las moléculas son apolares, pero que momentáneamente por el movimiento de electrones, hay una ligera descompensación de las cargas y aparece una pequeña polaridad instantánea, que induce en el resto de moléculas una descompensación de cargas, apareciendo en ellas la misma polaridad instantánea. Hay una atracción entre todas esas polaridades. Este proceso dura muy poco tiempo, pero se repite con mucha frecuencia, por lo que se observa una unión permanente, pero que es muy débil.