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El enlace covalente se forma entre no metales de electronegatividades altas y similares, situados a la derecha de la tabla periódica. Se genera por compartición de partes de electrones entre átomos. La unión covalente genera una configuración de menor energía que la de los átomos aislados, liberando energía en el proceso.
Los electrones que forman parte del enlace covalente están fuertemente unidos a los dos átomos que los comparten. Así que no hay libertad de movimiento en ellos.
En estos compuestos podemos distinguir dos tipos de estructuras: cristales covalentes (o redes covalentes) y sustancias moleculares (moléculas).
Los cristales covalentes se caracterizan por una red tridimensional continua en la que todos los átomos están unidos entre sí por enlaces covalentes fuertes. En otras palabras, el cristal completo actúa como una molécula gigante.
Ejemplos típicos son el diamante, o el cuarzo.
Esta estructura les confiere una gran estabilidad, lo que se traduce en puntos de fusión y ebullición muy elevados, ya que para fundir o vaporizar la sustancia es necesario romper una gran cantidad de enlaces covalentes. Además, suelen ser muy duros e insolubles en la mayoría de los disolventes, y no conducen la electricidad, ya que no hay electrones libres ni iones móviles.
Por otro lado, las sustancias moleculares están formadas por moléculas individuales unidas entre sí por fuerzas intermoleculares, que son mucho más débiles que los enlaces covalentes. Estas moléculas son agrupaciones discretas de átomos unidos por enlaces covalentes.
Ejemplos comunes son el agua (H2O) o el dióxido de carbono (CO2).
Debido a la debilidad de las fuerzas intermoleculares, las sustancias moleculares suelen tener puntos de fusión y ebullición bajos, y pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas a temperatura ambiente. Suelen ser más solubles en disolventes orgánicos que en agua (especialmente si son apolares), y tampoco suelen conducir la electricidad, a menos que sean polares y se disuelvan en agua, generando iones.
1. ¿Por qué el SO2 es un compuesto covalente y no uno iónico?
Solución
Porque tanto el azufre como el oxígeno son elementos con una alta electronegatividad (ambos no metales).
Además, sería imposible que se formase un enlace covalente.
El oxígeno (Z=8) tiene una configuración electrónica de 1s2 2s2 2p4. Para tener su última capa llena de la forma más favorable, debe ganar dos electrones y convertirse en O2-.
El azufre (X=16) tiene una configuración electrónica de 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5. Para tener su última capa llena de la forma más favorable, debe ganar dos electrones y convertirse en S2-.
Sería imposible que formen un enlace iónico, que se mantiene unido por atracción entre cargas opuestas. Ambos iones serían negativos.
2. ¿Por qué el cobre es conductor de la electricidad mientras que el diamante, pese a ser también un sólido cristalino, no lo es?
Solución
La diferencia en la conductividad eléctrica radica en la naturaleza de sus enlaces y la disponibilidad de electrones para moverse libremente.
En los metales como el cobre, los átomos metálicos pierden sus electrones de valencia, que forman una "nube" o "mar" de electrones deslocalizados que se mueve libremente entre los iones positivos del metal. Como estos electrones no están ligados a ningún átomo en particular, pueden moverse fácilmente a través del material cuando se aplica una diferencia de potencial (voltaje). Este flujo de electrones es lo que constituye la corriente eléctrica.
En el diamante, todos los electrones de valencia de los átomos de carbono están fuertemente involucrados en la formación de enlaces covalentes. Estos electrones están localizados entre los átomos que unen y no están libres para moverse a través de la estructura.
3. Tanto el dióxido de silicio (SiO2) como el dióxido de carbono sólido (CO2) son compuestos covalentes. Sin embargo, uno es sólido con un punto de fusión extremadamente alto y el otro sublima (pasa de sólido a gas) a -78.5° C.
Explica el por qué de la diferencia.
Solución
La respuesta está en la estructura. El SiO2 es un sólido cristalino, que forma una red tridimensional de átomos, mientras que el CO2 es una molécula que se une a otras por fuerzas intermoleculares mucho más débiles que el enlace covalente.
Para pasar un compuesto molecular a estado gaseoso, hace falta romper las fuerzas intermoleculares que las unen. Para fundir un cristal molecular a estado líquido, hace falta romper el enlace covalente.
Por tanto, sublimar el CO2 es mucho más sencillo que fundir el SIO2.