Uniones químicas y propiedades de las sustancias

La idea

Qué vas a aprender

• Por qué los átomos se unenconcepto

  Los átomos tienden a alcanzar la configuración electrónica más estable posible, que en general es la de ocho electrones en su última capa (regla del octeto), como la de los gases nobles. Para lograrlo, un átomo puede ceder, aceptar o compartir electrones con otro. La forma en que lo resuelve depende de qué tan "fuerte" atrae cada átomo a los electrones (su electronegatividad) y de si se trata de metales o no metales. De ahí salen los tres tipos de unión.

• Unión iónica: se ceden electronesconcepto

  Ocurre entre un metal (poca tendencia a atraer electrones, le "sobran" pocos y prefiere perderlos) y un no metal (mucha tendencia a atraerlos). El metal cede uno o más electrones y queda con carga positiva (catión); el no metal los recibe y queda con carga negativa (anión). Como cargas opuestas se atraen, se forma una unión fuerte. El ejemplo típico es el cloruro de sodio (sal de mesa), $\text{NaCl}$: el sodio cede un electrón al cloro.

  $$\text{Na} \rightarrow \text{Na}^+ + e^- \qquad \text{Cl} + e^- \rightarrow \text{Cl}^-$$

  Los iones no forman moléculas aisladas, sino una red cristalina ordenada de cationes y aniones alternados. Por eso las sustancias iónicas suelen ser sólidas, duras y quebradizas, con puntos de fusión altos (cuesta romper toda la red) y conducen la corriente disueltas en agua o fundidas (los iones quedan libres para moverse), pero no en estado sólido.

• Unión covalente: se comparten electronesconcepto

  Ocurre entre no metales, que atraen electrones con fuerza parecida: en vez de que uno le "gane" al otro, comparten uno o más pares de electrones para completar el octeto ambos. Así se forman moléculas, como el agua ($\text{H}_2\text{O}$) o el dióxido de carbono ($\text{CO}_2$). Si el par se comparte parejo (átomos iguales o de electronegatividad muy similar) la unión es no polar; si un átomo atrae más al par que el otro, es polar (el caso del agua, clave para entender por qué disuelve tantas sustancias). Las sustancias covalentes moleculares suelen tener puntos de fusión y ebullición bajos (por eso muchas son gases o líquidos a temperatura ambiente) y no conducen la corriente eléctrica, porque no tienen iones ni electrones libres circulando.

• Unión metálica: electrones en común, para todosconcepto

  Ocurre entre átomos de un metal. Cada átomo aporta sus electrones más externos a una especie de "nube" o "mar" de electrones que no pertenece a ningún átomo en particular, sino que se mueve libremente entre los núcleos positivos, que quedan ordenados en una red. Esa nube compartida explica las propiedades típicas de los metales: conducen muy bien la electricidad y el calor (los electrones libres transportan la carga y la energía), son maleables y dúctiles (se pueden estirar en láminas o hilos sin romperse, porque los átomos se deslizan sin desarmar la unión) y tienen brillo metálico característico.

• Uniendo unión y propiedadesconcepto

  La idea central de este tema es que el tipo de unión explica el comportamiento macroscópico de la sustancia: dureza, punto de fusión, solubilidad, conductividad. Si te muestran un material desconocido y te dicen si conduce la corriente en estado sólido, si es quebradizo, si funde a baja o alta temperatura, podés inferir con bastante certeza qué tipo de unión predomina en él, y viceversa: conociendo los elementos que lo forman, podés anticipar sus propiedades.

Ejemplos resueltos

• Ocurre entre un metal (poca tendencia a atraer electrones, le "sobran" pocos y prefiere perderlos) y un no metal (mucha tendencia a atraerlos). El metal cede uno o más electrones y queda con carga positiva (catión); el no metal los recibe y queda con carga negativa (anión). Como cargas opuestas se atraen, se forma una unión fuerte. El ejemplo típico es el cloruro de sodio (sal de mesa), $\text{NaCl}$: el sodio cede un electrón al cloro.
• Ocurre entre no metales, que atraen electrones con fuerza parecida: en vez de que uno le "gane" al otro, comparten uno o más pares de electrones para completar el octeto ambos. Así se forman moléculas, como el agua ($\text{H}_2\text{O}$) o el dióxido de carbono ($\text{CO}_2$). Si el par se comparte parejo (átomos iguales o de electronegatividad muy similar) la unión es no polar; si un átomo atrae más al par que el otro, es polar (el caso del agua, clave para entender por qué disuelve tantas sustancias). Las sustancias covalentes moleculares suelen tener puntos de fusión y ebullición bajos (por eso muchas son gases o líquidos a temperatura ambiente) y no conducen la corriente eléctrica, porque no tienen iones ni electrones libres circulando.

Errores comunes

• "En la unión covalente los electrones desaparecen o se destruyen".

  No: se comparten, siguen existiendo, solo que orbitan alrededor de ambos núcleos.

  Cómo corregirlo: No: se comparten, siguen existiendo, solo que orbitan alrededor de ambos núcleos.

• "Todos los sólidos son iónicos".

  Falso: hay sólidos covalentes (como el hielo o el azúcar) y sólidos metálicos. Lo que define el tipo de unión son los elementos que lo forman, no si es sólido o no.

  Cómo corregirlo: Falso: hay sólidos covalentes (como el hielo o el azúcar) y sólidos metálicos. Lo que define el tipo de unión son los elementos que lo forman, no si es sólido o no.

• "Una sustancia iónica conduce la corriente siempre".

  Solo conduce disuelta en agua o fundida, porque ahí los iones quedan libres para moverse; en estado sólido la red los mantiene fijos.

  Cómo corregirlo: Solo conduce disuelta en agua o fundida, porque ahí los iones quedan libres para moverse; en estado sólido la red los mantiene fijos.

• "Los metales se unen igual que los no metales, solo que son duros".

  La unión metálica es un tipo distinto (electrones deslocalizados), no una covalente "más fuerte".

  Cómo corregirlo: La unión metálica es un tipo distinto (electrones deslocalizados), no una covalente "más fuerte".

• "Unión polar y molécula polar son lo mismo".

  Una unión puede ser polar sin que la molécula entera lo sea, si la geometría de la molécula hace que las polaridades se cancelen (esto se profundiza en temas posteriores).

  Cómo corregirlo: Una unión puede ser polar sin que la molécula entera lo sea, si la geometría de la molécula hace que las polaridades se cancelen (esto se profundiza en temas posteriores).

• "Cuanto más grande el átomo, más fácil forma iones".

  Lo que determina si cede o atrae electrones es la electronegatividad y la cantidad de electrones de valencia, no el tamaño por sí solo.

  Cómo corregirlo: Lo que determina si cede o atrae electrones es la electronegatividad y la cantidad de electrones de valencia, no el tamaño por sí solo.

En resumen