Consideraciones Sobre la Energía del Enlace Químico

Un enlace químico se forma cuando es energéticamente favorable, es decir, cuando la energía de los átomos enlazados es menor que la de los átomos separados. Algunos tipos de datos tabulados, asociados con los enlaces químicos son:

Energía de ionización: la energía necesaria para extraer un electrón de un átomo neutro.

Afinidad electrónica: el cambio de energía cuando un átomo neutro atrae un electrón para convertirse en un ion negativo.

Electronegatividad: la capacidad de un átomo en una molécula para extraer electrones de enlace a sí mismo.

Energía de Ionización y Afinidad Electrónica

La energía de ionización o potencial de ionización, es la energía necesaria para extraer un electrón de un átomo neutro. Es mínima para los metales alcalinos que tienen un solo electrón fuera de una capa completa. Por lo general, aumenta en cada fila de la tabla periódica, con el máximo en los gases nobles que tienen capas completas. Por ejemplo, el sodio requiere sólo 496 kJ/mol o 5,14 eV/átomo para ionizarlo, mientras que el neón, el gas noble que le precede inmediatamente en la tabla periódica, requiere 2081 kJ/mol o 21,56 eV/átomo. La energía de ionización puede ser considerada como un tipo de propiedad en contra de la electronegatividad en el sentido de que una baja energía de ionización implica que un elemento da fácilmente electrones a una reacción, mientras que una alta electronegatividad implica que un elemento busca fuertemente tomar electrones en una reacción.

La afinidad electrónica es una medida de la variación de energía cuando se añade un electrón a un átomo neutro para formar un ion negativo. Por ejemplo, cuando un átomo de cloro neutro en forma gaseosa recoge un electrón para formar un ion Cl-, libera una energía de 349 kJ/mol o 3,6 eV/átomo. Se dice que tienen una afinidad electrónica de -349 kJ/mol, y este número cuando es grande, indica que se forma un ion negativo estable. Números pequeños indican que se forma un ion negativo menos estable. Los grupos VIA y VIIA de la tabla periódica tienen las mayores afinidades electrónicas.

Electronegatividad

La electronegatividad es una medida de la capacidad de un átomo en una molécula para extraer electrones de enlace a sí mismo. La escala de electronegatividad más utilizada es la desarrollada por Linus Pauling, en la que se le asigna el valor 4,0 al flúor, el elemento más electronegativo. Al litio, en el otro extremo del mismo período de la tabla periódica, se le asigna un valor de 1. La electronegatividad aumenta generalmente de izquierda a derecha en la tabla periódica y disminuye de arriba a abajo. Los metales son los elementos menos electronegativos. Las electronegatividades de los elementos de Pauling, se incluyen a menudo como parte de la tabla de los elementos.

Una aplicación importante de la electronegatividad está en la predicción de la polaridad de un enlace químico. Debido a que el hidrógeno tiene una electronegatividad de 2,1 y el cloro tiene una electronegatividad de 3,0, es de esperar que formen una molécula polar, siendo el cloro el lado negativo del dipolo. La diferencia entre las electronegatividades del Na (0,9) y el Cl (3,0) son tan grandes, que forman un enlace iónico. Por otro lado, la molécula de hidrógeno con una diferencia cero en la electronegatividad, se convierte en el ejemplo clásico de un enlace covalente.

Después del flúor, el oxígeno es el siguiente más alto en electronegatividad con 3,44, y esto tiene enormes consecuencias en la práctica. Dado que el oxígeno es el elemento más abundante en la Tierra, su alta actividad química hace que sea una de las partes en la mayoría de las sustancias comunes. Su electronegatividad conduce a la naturaleza polar de la molécula de agua, y contribuye a sus notables propiedades.