¿Qué son los compuestos covalentes? Definición, Formación, Propiedades

Las sustancias puras existen en dos formas: elementos y compuestos. Los elementos son las sustancias químicas más simples en las que todos los átomos son iguales. Los compuestos son sustancias químicas formadas por dos o más elementos unidos químicamente en una proporción específica.

Cuando dos o más elementos se combinan químicamente en una proporción de masa fija, el producto resultante se conoce como compuesto. 

Cuando los elementos se combinan, algunas de sus propiedades individuales se pierden y el compuesto recién formado tiene nuevas propiedades. Las fórmulas químicas se utilizan para representar compuestos. Una fórmula química es una representación simbólica de las proporciones atómicas que componen un compuesto químico específico. La fórmula química del agua es H ₂ O, lo que indica que dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno se han combinado para formar una molécula de H ₂ O. La sal común tiene la fórmula química NaCl, que muestra que un átomo de sodio y un átomo de cloro se combinan para formar una molécula de NaCl.

Los compuestos químicos se clasifican en dos tipos: compuestos covalentes y compuestos iónicos. Los compuestos iónicos están formados por átomos o moléculas cargados eléctricamente como resultado de la ganancia o pérdida de electrones. Los compuestos iónicos se forman cuando los iones con carga opuesta reaccionan entre sí, más comúnmente cuando un metal reacciona con un no metal. Los compuestos covalentes o moleculares se forman cuando dos no metales reaccionan entre sí. Al compartir electrones, los elementos se combinan para formar un compuesto, lo que resulta en una molécula eléctricamente neutra. 

Compuestos Covalentes

Gilbert N. Lewis, un químico físico estadounidense, describió por primera vez el enlace covalente en un artículo de 1916, aunque no utilizó el término. En un artículo de 1919 en el Journal of the American Chemical Society, el químico estadounidense Irving Langmuir usó el término covalencia en referencia a la unión por primera vez.

Los electrones se comparten entre los átomos en compuestos covalentes. Debido a que los electrones se comparten, tienen propiedades físicas distintas, como puntos de fusión más bajos y conductividad eléctrica en comparación con los compuestos iónicos.

El intercambio de electrones entre dos o más átomos es lo que define los enlaces covalentes. Estos enlaces se encuentran más comúnmente entre no metales o entre dos elementos del mismo elemento. Dos átomos con electronegatividad similar no intercambiarán un electrón de su capa más externa; en cambio, los átomos compartirán electrones para llenar su capa de electrones de valencia. Los compuestos covalentes se forman cuando los valores de electronegatividad de los elementos de un compuesto son idénticos o similares. Como regla general, los átomos forman enlaces covalentes si la diferencia de electronegatividad es menor a 2 en la escala de Pauling. Si la diferencia de electronegatividad es mayor que dos, los elementos forman enlaces iónicos. Un ejemplo es el CO2 _.

Una excepción a la regla anterior: en general, si una molécula está compuesta completamente de no metales, es un compuesto covalente. Hay, sin embargo, una excepción notable. Debido a que el catión amonio (NH ₄ ⁺ ) es tan electropositivo, forma enlaces iónicos en lugar de enlaces covalentes con los no metales. Al mismo tiempo, los átomos de nitrógeno e hidrógeno tienen enlaces covalentes. El cloruro de amonio (NH ₄ Cl) y el nitrato de amonio (NH ₄ NO ₃ ), por ejemplo, contienen enlaces tanto iónicos como covalentes.

Propiedades de los compuestos covalentes

1. Los compuestos covalentes muestran puntos de fusión y ebullición bajos.
2. Son conductores eléctricos y térmicos ineficientes.
3. Sólidos quebradizos o blandos.
4. Las entalpías de fusión son bajas.
5. Bajas entalpías de vaporización
6. Los compuestos covalentes pueden existir como un sólido, un líquido o un gas a temperatura ambiente y presión atmosférica normal, mientras que los compuestos iónicos solo pueden existir como sólidos.
7. Aunque no hay iones o electrones móviles libres en los compuestos iónicos sólidos, los compuestos iónicos disueltos en agua forman una solución eléctricamente conductora. Los compuestos covalentes, por otro lado, no tienen conductividad eléctrica, ya sea en su forma pura o disueltos en agua.
8. Los compuestos iónicos tienen estructuras cristalinas que son estables. Como resultado, tienen puntos de fusión y ebullición más altos que los compuestos covalentes.

Formación de compuestos covalentes

Un átomo consta de un núcleo cargado positivamente y electrones cargados negativamente que lo rodean. Considere dos átomos de cloro, cada uno de los cuales tiene siete electrones de valencia. Cada uno de estos átomos de cloro solo requiere un electrón de valencia más para terminar su capa exterior. Los átomos forman un enlace simple al compartir dos electrones. Estos electrones se concentran en el espacio entre los dos átomos de cloro, mantenidos en su lugar por atracción magnética. Los electrones negativos son atraídos por el núcleo cargado positivamente de cada átomo, evitando que los átomos se separen.

Los electrones enlazados entre dos átomos de cloro se comparten uniformemente: cada átomo atrae los electrones compartidos de la misma manera. Sin embargo, esto no siempre es así porque algunos átomos son más electronegativos que otros. La capacidad de un átomo para atraer electrones se conoce como electronegatividad. Si se forma un enlace covalente entre un átomo que es verdaderamente electronegativo y otro que no lo es, los electrones del enlace no se distribuirán uniformemente. La distribución desigual provoca la formación de un dipolo, que es la separación de cargas entre dos átomos unidos covalentemente.

El fluoruro de hidrógeno es un ejemplo de un compuesto covalente simple que contiene un dipolo. En comparación con el hidrógeno, el átomo de flúor es extremadamente electronegativo. Dado que los electrones compartidos pasan la mayor parte de su tiempo pululando por el átomo de flúor, la distribución de carga es desigual. El flúor tiene una carga negativa parcial en esta imagen, mientras que el hidrógeno tiene una carga positiva parcial.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: ¿Por qué reaccionan los átomos y cómo?

Responder:

Los átomos con ocho electrones en su órbita final son estables y no reaccionan. Los átomos con menos de ocho electrones reaccionan con otros átomos para ganar ocho electrones en su órbita más externa y así volverse estables. Los átomos con un poco más de ocho electrones pueden perderlos ante átomos con menos de ocho. Los átomos que no pueden perder ni ganar pueden compartir para obtener una configuración de octeto. Incluso después de la reacción, las moléculas que carecen de una configuración de octeto pueden aceptar un par solitario de electrones de otros átomos o moléculas.

Pregunta 3: ¿Qué son los orbitales hibridados?

Responder:

Los suborbitales de energía relativamente similares pueden fusionarse para formar un nuevo conjunto del mismo número de orbitales, con la propiedad de que todos los orbitales contribuyentes son proporcionales a sus números. Estos orbitales se denominan orbitales hibridados.

Pregunta 4: ¿Cuál es la clasificación de los compuestos?

Responder:

Los compuestos se clasifican en dos grupos básicos en función de cómo los átomos del compuesto se unen entre sí. Estos dos tipos se conocen como compuestos moleculares y salinos.

Pregunta 4: ¿Cuál es la diferencia entre un elemento, un compuesto y una mezcla?

Responder:

Un material formado por un solo tipo de átomo. Un compuesto es un material formado por más de un tipo de átomo enlazado. Una mezcla es una mezcla de dos o más componentes o compuestos ilimitados, cada uno de los cuales conserva sus propias propiedades.