El enlace covalente

¿Para qué sirve esto?

El agua que tomas, el oxígeno que respiras, el gas de la estufa y casi todas las sustancias de los seres vivos están formadas por moléculas: grupos de átomos que no se roban electrones, sino que los comparten. Saber dibujar cómo se reparten esos electrones te deja ver la molécula por dentro: cuántos enlaces hay, si son simples o múltiples y qué electrones quedan sin compartir. Esa información es la que, en la lección siguiente, explica por qué el agua y el dióxido de carbono se comportan tan distinto.

Antes de empezar ten a mano cuántos electrones de valencia tiene cada átomo según su grupo, y recuerda la regla del octeto.

Compartir en lugar de ceder

En el enlace iónico un metal le entrega electrones a un no metal. Pero ¿qué pasa cuando se encuentran dos no metales, como dos átomos de cloro? Los dos tienden a ganar electrones y ninguno los cede con facilidad. La salida es compartir: cada átomo pone un electrón y el par queda entre los dos núcleos, atraído por ambos. Ese par compartido es un enlace covalente.

Cada cloro tiene siete electrones de valencia. Al compartir un par, cada uno cuenta como suyos sus seis electrones sin compartir y los dos del par: ocho, el octeto. Los dos átomos quedan unidos en la molécula Cl₂.

El hidrógeno es un caso especial: tiene un solo electrón y se completa con dos, como el helio. Por eso en la molécula H₂ los dos hidrógenos comparten un par y ya quedan completos.

Cómo se dibuja: la estructura de Lewis

En una estructura de Lewis se escriben los símbolos de los átomos y solo sus electrones de valencia:

• cada par enlazante (compartido) se dibuja como una raya entre los dos átomos;
• cada par libre (de un solo átomo) se dibuja como dos puntos junto a su símbolo.

Enlaces simples, dobles y triples

A veces un par compartido no alcanza para que los dos átomos completen el octeto. Entonces comparten dos pares (un enlace doble, dos rayas) o tres pares (un enlace triple, tres rayas). En la molécula de oxígeno, O₂, hay un enlace doble; en la de nitrógeno, N₂, uno triple. Entre los mismos dos elementos, mientras más pares comparten, más fuerte y más corto es el enlace entre ellos.

Cada elemento suele formar un número fijo de enlaces, el que le falta para el octeto: el hidrógeno forma uno, el oxígeno dos, el nitrógeno tres y el carbono cuatro. Esos números son una gran ayuda para revisar una estructura.

El método, paso a paso

1. Suma los electrones de valencia de todos los átomos de la molécula. Ese es el total de electrones que tienes que dibujar, ni uno más ni uno menos.
2. Escoge el átomo central. Suele ser el que forma más enlaces y el que menos se repite en la fórmula. El hidrógeno nunca es central, porque solo forma un enlace.
3. Une cada átomo externo al central con un enlace simple. Cada raya gasta dos electrones del total.
4. Completa los octetos de los átomos externos con pares libres (el hidrógeno ya queda completo con su enlace).
5. Pon los electrones que sobren en el átomo central, como pares libres.
6. Revisa el átomo central. Si no llega a ocho, convierte un par libre de un átomo vecino en un enlace más (doble o triple) y vuelve a contar.
7. Comprueba dos cosas: que el número de electrones dibujados es el total del paso 1 y que cada átomo tiene su octeto (o dos, si es hidrógeno).

Al contar alrededor de un átomo, los electrones de un enlace cuentan para los dos átomos que une. Por eso la suma de los octetos de todos los átomos puede dar más que el total de electrones de la molécula: los compartidos se cuentan dos veces, una por cada átomo.

Moléculas y no redes

Un compuesto covalente sencillo está hecho de moléculas separadas, cada una con un número fijo de átomos: la fórmula H₂O dice exactamente cuántos átomos tiene una molécula, y no solo una proporción como en el NaCl. Entre una molécula y otra las atracciones son mucho más débiles que el enlace dentro de cada una. Por eso muchas sustancias moleculares son gases o líquidos a temperatura ambiente, o sólidos que se funden con poco calor, y en general no conducen la electricidad: no tienen iones ni electrones libres para moverse. Hay excepciones notables, como el diamante, en el que todos los átomos de carbono se unen con enlaces covalentes en una red gigante y forman un sólido durísimo.

En resumen

• En el enlace covalente dos átomos, casi siempre no metales, comparten uno o más pares de electrones.

• Un par compartido es un enlace simple; dos pares, un enlace doble; tres pares, un enlace triple.

• Para dibujar una estructura de Lewis se suman los electrones de valencia, se escoge el átomo central, se unen los átomos y se completan octetos, convirtiendo pares libres en enlaces múltiples si hace falta.

• Una estructura está bien cuando dibuja exactamente el total de electrones de valencia y cada átomo tiene ocho a su alrededor, o dos si es hidrógeno.

Vocabulario

Enlace covalente

Unión de dos átomos que comparten uno o más pares de electrones.

Par enlazante

Par de electrones compartido entre dos átomos; se dibuja como una raya.

Par libre

Par de electrones de valencia que pertenece a un solo átomo y no forma enlace; se dibuja como dos puntos.

Enlace múltiple

Enlace en el que dos átomos comparten dos pares (enlace doble) o tres pares (enlace triple).

Molécula

Grupo definido de átomos unidos por enlaces covalentes, que se comporta como una unidad.