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Cómo se forman los enlaces covalentes polares y no polares

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Cómo se forman los enlaces covalentes polares y no polares

 

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Cuando la diferencia de electronegatividad entre los dos elementos que interactúan es pequeña, no se entregan ni capturan electrones, sino que para llenar su capa de valencia y lograr la estabilidad se comparten pares de electrones entre ambos átomos. Este tipo de moléculas se llaman compuestos covalentes.

Por ejemplo, el Cloro (Cl) tiene un valor de electronegatividad de 3,0 y el Hidrógeno (H) de 2,1. La diferencia de electronegatividad entre el Cl y el H es 0,9 (3 - 2,1 = 0,9). Por lo tanto, el Cl comparte con el H uno de sus electrones de valencia y así el H completa su capa de valencia (tiene 1 electrón y necesita 1 para completarla), mientras que el H comparte con el Cl su único electrón de valencia y así el Cl completa su capa de valencia (tiene 7 electrones y necesita 1 para completarla). Así se forma el HCl (cloruro de hidrógeno).

Dos átomos se unen y forman un enlace covalente porque comparten pares de electrones. Esto provoca que sus núcleos de carga positiva se acerquen a los electrones de carga negativa compartidos y en consecuencia se mantengan enlazados los átomos.

Si los átomos que comparten un par de electrones son del mismo tipo de elemento químico, su diferencia de electronegatividad es igual a cero. Por lo tanto, los electrones compartidos se encuentran a una misma distancia de ambos núcleos atómicos. Ejemplos de esto incluyen a moléculas de O2, H2, Cl2. Como los electrones están compartidos de igual forma entre ambos átomos y se encuentran a una misma distancia de ambos núcleos, ninguno de los dos tiene más carga positiva ni negativa, por lo tanto es un enlace eléctricamente neutro o no polar (ya que no se forman polos positivos ni negativos). A estos enlaces se los llama covalentes no polares.

Ej: En el caso de O2, hay 2 átomos de Oxígeno que comparten 2 pares de electrones para completar a su capa de valencia (cada átomo de este enlace covalente comparte 2 de sus electrones con el otro átomo para pasar a tener de 6 electrones de valencia a 8). Como ambos átomos tienen el mismo valor de electronegatividad (3,5), no hay diferencia de electronegatividad entre ellos (3,5 - 3,5 = 0), por lo tanto ninguno de los dos presenta carga eléctrica positiva o negativa, y la molécula que se forma (O2) es eléctricamente neutra (no polar).

Cuando los átomos que comparten pares de electrones en un enlace covalente son de distintos elementos, sus valores de electronegatividad son diferentes. En tales casos, el par de electrones compartido estará un poco más corrido hacia el lado del átomo más electronegativo, por lo que éste adquiere una carga levemente negativa. Como ya se dijo, la electronegatividad es la capacidad que tiene un átomo de atraer electrones, es por eso que el átomo más electronegativo atrae un poco más hacia su lado al par de electrones compartido. Como los electrones tienen carga negativa, le confieren una carga levemente negativa. El átomo menos electronegativo del que se aleja el par de electrones compartido, se vuelve levemente positivo.

Esto ocurre porque si bien se comparte el par de electrones entre los dos átomos, el más electronegativo atrae con un poco más de fuerza a los electrones hacia su lado. Como los electrones tienen carga eléctrica negativa, este corrimiento del par de electrones compartido hacia el átomo más electronegativo le confiere a este último un poco de carga negativa. Por ende, la molécula presenta un sector con carga eléctrica positiva y otro con carga eléctrica negativa. A este tipo de enlace se lo denomina covalente polar. Por ejemplo, en el HCl, como el Cl es más electronegativo, el par de electrones compartido está corrido hacia el lado del Cl, entonces el Cl se comporta como polo negativo y el H como polo positivo.

Ejemplos:

1- El Bromo (Br) cuenta con 7 electrones en su capa de valencia (capa exterior). Para completarla y estabilizarse, necesita un electrón más. Cuando dos átomos de Br comparten un par de electrones, logran completar sus capas de valencia (cada átomo provee 1 electrón al otro átomo). Gracias a los electrones compartidos, adquieren la configuración de 8 electrones de valencia requeridos. Como ambos átomos tienen el mismo valor de electronegatividad (2,8), no se presenta diferencia (2,8 - 2,8 = 0), por lo que ninguno atrae con más fuerza al par de electrones compartido. Esto significa que no hay corrimiento de electrones hacia ninguno de los dos átomos y en consecuencia ninguno adquiere un aumento en su carga negativa. Esta igualdad o equilibrio de cargas eléctricas entre ambos átomos da como resultado un enlace neutro sin polaridad eléctrica, o sea un enlace covalente no polar.
 
2- El Oxígeno (O) posee 6 electrones en su capa de valencia. Para completarla y estabilizarse, necesita 2 electrones más. Cuando dos átomos de O comparten dos pares de electrones, logran completar sus capas de valencia (cada átomo provee 2 electrones al otro átomo). Gracias a los electrones compartidos adquieren la configuración de 8 electrones de valencia requeridos. Como ambos átomos poseen el mismo valor de electronegatividad (3,5), no se presenta diferencia (3,5 - 3,5 = 0) por lo que ninguno atrae con más intensidad al par de electrones compartido. O sea que no hay corrimiento de electrones hacia ninguno de los dos átomos y por lo tanto ninguno adquiere un aumento en su carga negativa. Debido a esta igualdad o equilibrio de cargas eléctricas entre ambos átomos de Oxígeno se obtiene un enlace neutro sin polaridad eléctrica, es decir un enlace covalente no polar.

3- Cuando dos átomos de distinto tamaño pero igual número de electrones de valencia forman un enlace covalente, los electrones compartidos se encuentran a menor distancia del núcleo del átomo más pequeño. Esto provoca un corrimiento de estos electrones compartidos hacia el lado del átomo más pequeño, lo que le proporciona carga eléctrica negativa. Es debido a esta polarización eléctrica del enlace que se lo conoce con el nombre de covalente polar. Un ejemplo de este tipo, es el enlace que se produce entre el átomo de Bromo (Br) y Flúor (F). Ambos poseen un mismo número de electrones de valencia, pero al ser el Flúor más pequeño y electronegativo atrae hacia su lado al par de electrones compartido. El valor de electronegatividad del Flúor es 4, mientras que el del Bromo es 2,8.

4- Cuando dos átomos de tamaños similares pero diferente número de protones en sus núcleos forman un enlace covalente, los electrones compartidos son atraídos con más fuerza por el núcleo con mayor número de protones (máyor carga eléctrica positiva), lo que genera polarización eléctrica en el enlace. En otras palabras, se trata de un enlace covalente polar. Un ejemplo de este tipo es el enlace covalente polar entre el Carbono (C) y el Oxígeno (O). Ambos son de tamaños similares, aunque el Carbono posee 6 protones en su núcleo y el Oxígeno posee 8, lo que hace que este último sea más electronegativo. En este enlace los electrones compartidos están más corridos hacia el lado del Oxígeno, entonces éste último se comporta como polo negativo, mientras que el Carbono se comporta como polo positivo.
  
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Fuentes de información:

  • Chemical Ideas, Volumen4 (Capítulo 3.1: Chemical Bonding: Shells. páginas 37 y 38). Autor: George Burton. Publicado por: Heinemann Educational Publishers (año 2000) ISBN-10: 0-435631-209 (en inglés)
  • Fundamentos de Química (Capítulo 6.5 "Enlace covalente", paginas 145 a 148) - Escrito por Susan Arena, Morris Hein. Publicado por EUED (Editorial Universidad Estatal a Distancia), año 1992. ISBN: 9977-64-004-1
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