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Enlace químico Un enlace químico es el proceso químico responsable de las interacciones atractivas entre átomos y moléculas,1 y que confiere estabilidad a los compuestos químicos diatómicos y poliatómicos. La explicación de tales fuerzas atractivas es un área compleja que está descrita por las leyes de la química cuántica. Una definición más sencilla es que un enlace químico es la fuerza existente entre los átomos una vez que se ha formado un sistema estable.2 Las moléculas, cristales, metales y gases diatómicos (que forman la mayor parte del ambiente físico que nos rodea) están unidos por enlaces químicos, que determinan las propiedades físicas y químicas de la materia. Las cargas opuestas se atraen porque al estar unidas adquieren una situación más estable que cuando estaban separadas. Esta situación de mayor estabilidad suele darse cuando el número de electrones que poseen los átomos en su último nivel es igual a ocho, estructura que coincide con la de los gases nobles ya que los electrones que orbitan el núcleo están cargados negativamente, y que los protones en el núcleo lo están positivamente, la configuración más estable del núcleo y los electrones es una en la que los electrones pasan la mayor parte del tiempo "entre" los núcleos, que en otro lugar del espacio. Estos electrones hacen que los núcleos se atraigan mutuamente. Teoría del enlace químico Historia del concepto de enlace químico Teoría de enlace de valencia Teoría de los orbitales moleculares Comparación de las teorías del enlace de valencia y de los orbitales moleculares Enlaces en fórmulas químicas Enlace químico Enlace covalente Enlace iónico o electrovalente Enlace covalente coordinado o dativo Enlaces de uno y tres electrones Enlaces flexionados Enlaces 3c-2e y 3c-4e Enlace aromático Enlace metálico Enlace intermolecular Dipolo permanente a dipolo permanente Enlace de hidrógeno Dipolo instantáneo a dipolo inducido Interacción catión-pi Enlace iónico del cloruro de sodio, donde sodio da su electrón de valencia al cloro para ambos tener 8 electrones de valencia. Índice https://es.wikipedia.org/wiki/Interacci%C3%B3n_electromagn%C3%A9tica https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomos https://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culas https://es.wikipedia.org/wiki/Compuestos_qu%C3%ADmicos https://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_cu%C3%A1ntica https://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula https://es.wikipedia.org/wiki/Cristal https://es.wikipedia.org/wiki/Metal https://es.wikipedia.org/wiki/Gas https://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula_diat%C3%B3mica https://es.wikipedia.org/wiki/Propiedad_f%C3%ADsica https://es.wikipedia.org/wiki/Propiedad_qu%C3%ADmica https://es.wikipedia.org/wiki/Materia_(f%C3%ADsica) https://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3n https://es.wikipedia.org/wiki/Regla_del_octeto https://es.wikipedia.org/wiki/Gases_nobles https://es.wikipedia.org/wiki/Prot%C3%B3n https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:NaCl_ionic.png https://es.wikipedia.org/wiki/Cloruro_de_sodio https://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3n_de_valencia https://es.wikipedia.org/wiki/Valencia_(qu%C3%ADmica) Electrones en los enlaces químicos Buckybalón Enlaces externos Véase también Referencias Bibliografía Enlaces externos En la visión simplificada del denominado enlace covalente, uno o más electrones (frecuentemente un par de electrones) son llevados al espacio entre los dos núcleos atómicos. Ahí, los electrones negativamente cargados son atraídos a las cargas positivas de ambos núcleos, en vez de sólo su propio núcleo. Esto vence a la repulsión entre los dos núcleos positivamente cargados de los dos átomos, y esta atracción tan grande mantiene a los dos núcleos en una configuración de equilibrio relativamente fija, aunque aún vibrarán en la posición de equilibrio. En resumen, el enlace covalente involucra la compartición de electrones en los que los núcleos positivamente cargados de dos o más átomos atraen simultáneamente a los electrones negativamente cargados que están siendo compartidos. En un enlace covalente polar, uno o más electrones son compartidos inequitativamente entre dos núcleos. En una visión simplificada de un enlace iónico, el electrón de enlace no es compartido, sino que es transferido. En este tipo de enlace, el orbital atómico más externo de un átomo tiene un lugar libre que permite la adición de uno o más electrones. Estos electrones recientemente agregados ocupan potencialmente un estado de menor energía (más cerca al núcleo debido a la alta carga nuclear efectiva) de lo que experimentan en un tipo diferente de átomo. En consecuencia, un núcleo ofrece una posición de más fuerte unión a un electrón de lo que lo hace el otro núcleo. Esta transferencia ocasiona que un átomo asuma una carga neta positiva, y que el otro asuma una carga neta negativa. Entonces, el enlace resulta de la atracción electrostática entre los átomos, y los átomos se constituyen en ((iones)) de carga positiva o negativa. Todos los enlaces pueden ser explicados por la teoría cuántica, pero, en la práctica, algunas reglas de simplificación les permiten a los químicos predecir la fuerza de enlace, direccionalidad y polaridad de los enlaces. La regla del octeto y la (TREPEV) teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia son dos ejemplos. Existen teorías más sofisticadas, como la teoría del enlace de valencia, que incluye la hibridación de orbitales y la resonancia, y el método de combinación lineal de orbitales atómicos dentro de la teoría de los orbitales moleculares, que incluye a la teoría del campo de los ligantes. La electrostática es usada para describir polaridades de enlace y los efectos que ejerce en las sustancias químicas. Las primeras especulaciones respecto a la naturaleza del enlace químico son tan tempranas como en el siglo XII. Se suponía que ciertos tipos de especies químicas estaban unidas entre sí por un tipo de afinidad química. En 1704, Isaac Newton esbozó su teoría de enlace atómico, en "Query 31" de su Opticks, donde los átomos se unen unos a otros por alguna "fuerza". Específicamente, después de investigar varias teorías populares, en boga en aquel tiempo, de cómo los átomos se podía unir unos a otros, por ejemplo, "átomos enganchados", "átomos pegados unos a otros por reposo", o "unidos por movimientos conspirantes", Newton señaló lo que inferiría posteriormente a partir de su cohesión que: Las partículas se atraen unas a otras por alguna fuerza, que en contacto inmediato es excesivamente grande, a distancias pequeñas desempeñan operaciones químicas y su efecto deja de sentirse no lejos de las partículas. Teoría del enlace químico Historia del concepto de enlace químico https://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_covalente https://es.wikipedia.org/wiki/Par_de_electrones https://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_covalente_polar https://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_i%C3%B3nico https://es.wikipedia.org/wiki/Orbital_at%C3%B3mico https://es.wikipedia.org/wiki/Carga_nuclear_efectiva https://es.wikipedia.org/wiki/Ion https://es.wikipedia.org/wiki/Polaridad_(qu%C3%ADmica) https://es.wikipedia.org/wiki/Regla_del_octeto https://es.wikipedia.org/wiki/Capa_de_valencia https://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_del_enlace_de_valencia https://es.wikipedia.org/wiki/Hibridaci%C3%B3n_(qu%C3%ADmica) https://es.wikipedia.org/wiki/Resonancia_(qu%C3%ADmica) https://es.wikipedia.org/wiki/Combinaci%C3%B3n_lineal_de_orbitales_at%C3%B3micos https://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_de_los_orbitales_moleculares https://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_del_campo_de_los_ligantes https://es.wikipedia.org/wiki/Electrost%C3%A1tica https://es.wikipedia.org/wiki/Especies_qu%C3%ADmicas https://es.wikipedia.org/wiki/Afinidad_qu%C3%ADmica https://es.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton https://es.wikipedia.org/wiki/Opticks https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo https://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza https://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza En 1819, a raíz de la invención de la pila voltaica, Jöns Jakob Berzelius desarrolló una teoría de combinaciónquímica, introduciendo indirectamente el carácter electropositivo y electronegativo de los átomos combinantes. A mediados del siglo XIX, Edward Frankland, F. A. Kekule, A. S. Couper, A. M. Butlerov y Hermann Kolbe, ampliando la teoría de radicales, desarrollaron la teoría de valencia, originalmente llamado "poder combinante" en que los compuestos se mantenía unidos debido a la atracción entre polos positivo y negativo. En 1916, el químico Gilbert N. Lewis desarrolló el concepto de enlace de par de electrones, en el que dos átomos pueden compartir uno y seis electrones, formando el enlace de un solo electrón, enlace simple, enlace doble, o enlace triple: En las propias palabras de Lewis: Un electrón puede formar parte de las envolturas de dos átomos diferentes y no puede decirse que pertenezca a uno simplemente o exclusivamente. El mismo año, Walther Kossel lanzó una teoría similar a la de Lewis, con la diferencia de que su modelo asumía una transferencia completa de electrones entre los átomos, con lo que era un modelo de enlace iónico. Tanto Lewis y Kossel estructuraron sus modelos de enlace a partir de la regla de Abegg (1904). En 1927, el físico danés Oyvind Burrau derivó la primera descripción cuántica matemáticamente completa de un enlace químico simple, el producido por un electrón en el ion de hidrógeno molecular (dihidrogenilio), H2+.3 Este trabajo mostró que la aproximación cuántica a los enlaces químicos podrían ser correctas fundamental y cualitativamente, pero los métodos matemáticos usados no podrían extenderse a moléculas que contuvieran más de un electrón. Una aproximación más práctica, aunque menos cuantitativa, fue publicada en el mismo año por Walter Heitler y Fritz London. El método de Heitler-London forma la base de lo que ahora se denomina teoría del enlace de valencia. En 1929, sir John Lennard-Jones introdujo el método de combinación lineal de orbitales atómicos (CLOA o dentro de la teoría de orbitales moleculares, sugiriendo también métodos para derivar las estructuras electrónicas de moléculas de F2 (flúor) y las moléculas de O2 (oxígeno), a partir de principios cuánticos básicos. Esta teoría de orbital molecular representó un enlace covalente como un orbital formado por combinación de los orbitales atómicos de la mecánica cuántica de Schrödinger que habían sido hipotetizados por los electrones en átomos solitarios. Las ecuaciones para los electrones de enlace en átomos multielectrónicos no podrían ser resueltos con perfección matemática (esto es, analíticamente), pero las aproximaciones para ellos aún producen muchas predicciones y resultados cualitativos buenos. Muchos cálculos cuantitativos en química cuántica moderna usan tanto las teorías de orbitales moleculares o de enlace de valencia como punto de partida, aunque una tercera aproximación, la teoría del funcional de la densidad, se ha estado haciendo más popular en años recientes. En 1935, H. H. James y A. S. Coolidge llevaron a cabo un cálculo sobre la molécula de dihidrógeno que, a diferencia de todos los cálculos previos que usaban funciones sólo de la distancia de los electrones a partir del núcleo atómico, usó funciones que sólo adicionaban explícitamente la distancia entre los dos electrones.4 Con 13 parámetros ajustables, ellos obtienen el resultado muy cercano al resultado experimental para la energía de disociación de enlace. Posteriores extensiones usaron hasta 54 parámetros y producen gran concordancia con los experimentos. Este cálculo convenció a la comunidad científica que la teoría cuántica podría concordar con los experimentos. Sin embargo, esta aproximación no tiene relación física con la teoría de enlace de valencia y orbitales moleculares y es difícil de extender a moléculas más grandes. En el año 1927, la teoría de enlace de valencia fue formulada, argumentando esencialmente que el enlace químico se forma cuando dos electrones de valencia, en sus respectivos orbitales atómicos, trabajan o funcionan para mantener los dos núcleos juntos, en virtud a los efectos de disminución de energía del sistema. En 1939, a partir de esta teoría, el químico Linus Pauling Teoría de enlace de valencia https://es.wikipedia.org/wiki/Pila_voltaica https://es.wikipedia.org/wiki/J%C3%B6ns_Jakob_Berzelius https://es.wikipedia.org/wiki/Edward_Frankland https://es.wikipedia.org/wiki/Hermann_Kolbe https://es.wikipedia.org/wiki/Radical_(qu%C3%ADmica) https://es.wikipedia.org/wiki/Valencia_(qu%C3%ADmica) https://es.wikipedia.org/wiki/Gilbert_N._Lewis https://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_covalente https://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_de_un_solo_electr%C3%B3n https://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_simple https://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_doble https://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_triple https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Walther_Kossel&action=edit&redlink=1 https://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_i%C3%B3nico https://es.wikipedia.org/wiki/Regla_de_Abegg https://es.wikipedia.org/wiki/Walter_Heitler https://es.wikipedia.org/wiki/Fritz_London https://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_del_enlace_de_valencia https://es.wikipedia.org/wiki/Sir_John_Lennard-Jones https://es.wikipedia.org/wiki/Combinaci%C3%B3n_lineal_de_orbitales_at%C3%B3micos https://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_de_orbitales_moleculares https://es.wikipedia.org/wiki/Fl%C3%BAor https://es.wikipedia.org/wiki/Diox%C3%ADgeno https://es.wikipedia.org/wiki/Orbital_molecular https://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_Schr%C3%B6dinger https://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_cu%C3%A1ntica https://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_del_funcional_de_la_densidad https://es.wikipedia.org/wiki/Electrones_de_valencia https://es.wikipedia.org/wiki/Orbitales_at%C3%B3micos https://es.wikipedia.org/wiki/Linus_Pauling publicó lo que algunos consideran uno de las más importantes publicaciones en la historia de la química: "Sobre la naturaleza del enlace químico". En este documento, tomando en cuenta los trabajos de Lewis, la teoría del enlace de valencia (TEV) de Heitler y London, así como su propio trabajo preliminar, presentó seis reglas para el enlace de electrones compartidos, aunque las tres primeras ya eran conocidas genéricamente: 1. El enlace de par de electrones a través de la interacción de un electrón desapareado de cada uno de dos átomos. 2. El spin de los electrones involucrados en el enlace, tienen que ser opuestos. 3. Una vez apareados, los dos electrones no pueden formar parte de enlaces adicionales. Sus tres últimas reglas eran nuevas: 4. Los términos de intercambio de electrones para formar el enlace involucra sólo una función de onda de cada átomo. 5. Los electrones disponibles en el menor nivel de energía forman los enlaces más fuertes. 6. De dos orbitales en un átomo, el que pueda solaparse en mayor proporción con un orbital de otro átomo formará el enlace más fuerte, y este enlace tenderá a orientarse en la dirección del orbital más concentrado. A partir de este artículo, Pauling publicaría en 1939 un libro de texto, Sobre la Naturaleza del Enlace Químico', que vendría a ser llamado por algunos como la "biblia" de la química moderna. Este libro ayudó a los químicos experimentales a entender el impacto de la teoría cuántica sobre la química. Sin embargo, la edición posterior de 1939 falló en explicar adecuadamente los problemas que parecían ser mejor entendibles por la teoría de orbitales moleculares. El impacto de la teoría del enlace de valencia declinó durante la década de 1960 y 1970 a la par con el crecimiento en popularidad de la teoría de orbitales moleculares, que estaba siendo implementada en muchos programas de grandes ordenadores. A partir de la década de 1960, los problemas más difíciles de la implementación de la teoría del enlace de valencia en programas de computadoras habían sido mayormente resueltos y la teoría del enlace de valencia vio un resurgimiento. La teoría de los orbitales moleculares (TOM) usa una combinación lineal de orbitales atómicos para formar orbitales moleculares, que abarcan la molécula entera.Estos orbitales son divididos frecuentemente en orbitales enlazantes, orbitales antienlazantes, y orbitales de no enlace. Un orbital molecular es simplemente un orbital de Schrödinger que incluye varios, pero frecuentemente sólo dos, núcleos. Si este orbital es del tipo en que los electrones tienen una mayor probabilidad de estar entre los núcleos que en cualquier otro lugar, el orbital será un orbital enlazante, y tenderá a mantener los núcleos cerca. Si los electrones tienden a estar presentes en un orbital molecular en que pasan la mayor parte del tiempo en cualquier lugar excepto entre los núcleos, el orbital funcionará como un orbital antienlazante, y realmente debilitará el enlace. Los electrones en orbitales no enlazantes tienden a estar en orbitales profundos (cerca a los orbitales atómicos) asociados casi enteramente o con un núcleo o con otro y entonces pasarán igual tiempo entre los núcleos y no en ese espacio. Estos electrones no contribuyen ni detractan la fuerza del enlace. Teoría de los orbitales moleculares Orbital molecular HOMO-5 de tipo pi, en la molécula de trifluoruro de boro, calculado usando Spartan. Comparación de las teorías del enlace de valencia y de los orbitales moleculares https://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_de_los_orbitales_moleculares https://es.wikipedia.org/wiki/Orbitales_at%C3%B3micos https://es.wikipedia.org/wiki/Orbitales_enlazantes https://es.wikipedia.org/wiki/Orbitales_antienlazantes https://es.wikipedia.org/wiki/Orbitales_de_no_enlace https://es.wikipedia.org/wiki/Orbital_molecular https://es.wikipedia.org/wiki/Orbitales_at%C3%B3micos https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Boron-trifluoride-HOMO-minus-5-Spartan-3D-balls.png https://es.wikipedia.org/wiki/HOMO https://es.wikipedia.org/wiki/Orbital_pi En algunos aspectos, la teoría del enlace de valencia es superior a la teoría de orbitales moleculares. Cuando se aplica a la molécula más simple de dos electrones, H2, la teoría del enlace de valencia, incluso al nivel más simple de la aproximación de Heitler-London, produce una aproximación más cercana a la energía de enlace, y provee una representación más exacta del comportamiento de los electrones al formarse y romperse los enlaces químicos. En contraste, la teoría de orbitales moleculares simple predice que la molécula de hidrógeno se disocia en una superposición lineal de átomos de hidrógeno, e iones positivos y negativos de hidrógeno, un resultado completamente contrario a la evidencia física. Esto explica en parte por qué la curva de energía total versus la distancia interatómica del método de orbitales de valencia yace por encima de la curva del método de orbitales moleculares a todas las distancias y, más particularmente, para distancias mucho más grandes. Esta situación surge para todas las moléculas diatómicas homonucleares y es particularmente un problema para el F2, para el que la energía mínima de la curva con la teoría de orbitales moleculares es aún mayor en energía que la energía de los dos átomos de flúor no enlazados. Los conceptos de hibridación son versátiles, y la variabilidad en el enlace en muchos compuestos orgánicos es tan modesta que la teoría del enlace permanece como una parte integral del vocabulario del químico orgánico. Sin embargo, el trabajo de Friedrich Hund, Robert Mulliken, y Gerhard Herzberg mostró que la teoría de orbitales moleculares provee una descripción más apropiada de las propiedades espectroscópicas, magnéticas y de ionización de las moléculas. Las deficiencias de la teoría del enlace se hicieron aparentes cuando las moléculas hipervalentes (por ejemplo, el PF5) fueron explicadas sin el uso de los orbitales "d" que eran cruciales en el esquema de enlace basado en hibridación, propuesto para tales moléculas por Pauling. Los complejos metálicos y compuestos deficientes en electrones (como el diborano) también resultaron ser mejor descritos por la teoría de orbitales moleculares, aunque también se han hecho descripciones usando la teoría del enlace de valencia. En la década de 1930, los dos métodos competían fuertemente hasta que se observó que ambas eran aproximaciones a una teoría mejor. Si se toma la estructura de enlace de valencia simple y se mezcla en todas las estructuras covalentes e iónicas posibles que surgen de un juego particular de orbitales atómicos, se llega a lo que se llama la función de onda de interacción de configuración completa. Si se toma la descripción de orbital molecular simple del estado fundamental y se combina dicha función con las funciones que describen todos los estados excitados posibles usando los orbitales no ocupados que surgen del mismo juego de orbitales atómicos, también se llega a la función de onda de interacción de configuración completa. Puede verse que la aproximación de orbital molecular simple da demasiado peso a las estructuras iónicas, mientras que la aproximación de enlace de valencia simple le da demasiado poco. Esto puede ser descrito diciendo que la aproximación de orbitales moleculares simple es demasiado deslocalizada, mientras que la aproximación de enlaces de valencia es demasiado localizado. Estas dos aproximaciones son ahora observadas como complementarias, cada una proveyendo sus propias perspectivas en el problema del enlace químico. Los cálculos modernos en química cuántica generalmente empiezan a partir de (pero finalmente van más allá) un orbital molecular en vez de una aproximación de enlace de valencia, no por algún tipo de superioridad intrínseca de la segunda, sino porque la aproximación de orbitales moleculares es mucho más rápidamente adaptable a computación numérica. Sin embargo, ahora hay mejores programas de enlace de valencia disponibles. La tridimensionalidad de los átomos y moléculas hace difícil el uso de una sola técnica para indicar los orbitales y enlaces. En la fórmula química, los enlaces químicos (orbitales enlazantes) entre átomos están indicados por varios métodos diferentes de acuerdo al tipo de discusión. Algunas veces, se desprecian completamente. Por ejemplo, en química orgánica, la fórmula molecular del etanol (un compuesto en bebidas alcohólicas) puede ser escrito en papel como isómeros conformacionales, tridimensional, completamente bidimensional (indicando cada enlace con direcciones no tridimensionales), bidimensional comprimida (CH3–CH2–OH), separando el grupo funcional del resto de la molécula (C2H5OH), o sus constituyentes atómicos (C2H6O), de acuerdo a lo que se esté discutiendo. Algunas veces, incluso se marcan los electrones no enlazantes de la capa de valencia (con las direcciones aproximadas bidimensionalmente, estructura de Lewis). Algunos químicos pueden también representar los orbitales respectivos. Enlaces en fórmulas químicas https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_de_enlace https://es.wikipedia.org/wiki/Friedrich_Hund https://es.wikipedia.org/wiki/Robert_Mulliken https://es.wikipedia.org/wiki/Gerhard_Herzberg https://es.wikipedia.org/wiki/Hipervalencia https://es.wikipedia.org/wiki/Complejo_(qu%C3%ADmica) https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Compuestos_deficientes_en_electrones&action=edit&redlink=1 https://es.wikipedia.org/wiki/Diborano https://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_cu%C3%A1ntica https://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%B3rmula_qu%C3%ADmica https://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_org%C3%A1nica https://es.wikipedia.org/wiki/Bebidas_alcoh%C3%B3licas https://es.wikipedia.org/wiki/Is%C3%B3meros_conformacionales https://es.wikipedia.org/wiki/Estructura_de_Lewis Estos enlaces químicos son fuerzas intramoleculares, que mantienen a los átomos unidos en las moléculas. En la visión simplista del enlace localizado, el número de electrones que participan en un enlace (o están localizados en un orbital enlazante), es típicamente un número par de dos, cuatro, o seis, respectivamente. Los números pares son comunes porque las moléculas suelen tener estados energéticos más bajos si los electrones están apareados. Teorías de enlace sustancialmente más avanzadas han mostrado que la fuerza deenlace no es siempre un número entero, dependiendo de la distribución de los electrones a cada átomo involucrado en un enlace. Por ejemplo, los átomos de carbono en el benceno están conectados a los vecinos inmediatos con una fuerza aproximada de 1.5, y los dos átomos en el óxido nítrico no están conectados con aproximadamente 2.5. El enlace cuádruple también son bien conocidos. El tipo de enlace fuerte depende de la diferencia en electronegatividad y la distribución de los orbitales electrónicos disponibles a los átomos que se enlazan. A mayor diferencia en electronegatividad, con mayor fuerza será un electrón atraído a un átomo particular involucrado en el enlace, y más propiedades "iónicas" tendrá el enlace ("iónico" significa que los electrones del enlace están compartidos inequitativamente), estos enlaces son frecuentes entre átomos que se ubican a la izquierda de la tabla periódica (baja electronegatividad) y átomos que se encuentran a la derecha de la tabla periódica (más electronegativos), porque permite la transferencia de electrones de valencia produciendo iones. A menor diferencia de electronegatividad, mayores propiedades covalentes (compartición completa) del enlace, generalmente entre átomos vecinos de la tabla periódica. Los átomos enlazados de esta forma tienen carga eléctrica neutra, por lo que el enlace se puede llamar no polar. Ejemplo: Na - Cl Enlace iónico O - O Enlace covalente no polar C - O Enlace covalente polar Los enlaces covalentes pueden ser simples (H - H) cuando se comparte un solo par de electrones, dobles (O = O) al compartir dos pares de electrones, triples cuando comparten tres tipos de electrones, o cuádruples cuando comparten cuatro tipos de electrones. Los enlaces covalentes no polares se forman entre átomos iguales, no hay variación en el número de oxidación. Los enlaces covalentes polares se forman con átomos distintos con gran diferencia de electronegatividades. La molécula es eléctricamente neutra, pero no existe simetría entre las cargas eléctricas originando la polaridad, un extremo se caracteriza por ser electropositivo y el otro electronegativo. El enlace covalente polar es intermediado en su carácter entre un enlace covalente y un enlace iónico. Los enlaces covalentes polares se forman con átomos distintos con gran diferencia de electronegatividades. La molécula es eléctricamente neutra, pero no existe simetría entre las cargas eléctricas originando la polaridad, un extremo se caracteriza por ser electropositivo y el otro electronegativo. Los enlaces covalentes pueden ser simples cuando se comparte un solo par de electrones, dobles al compartir dos pares de electrones, triples cuando comparten tres pares de electrones, o cuádruples cuando comparten cuatro pares de electrones. La diferencia entre enlace simple doble y triple reside en que en un enlace simple los átomos están más alejados, lo que hace al enlace más débil (menor energía) por el contrario en uno triple los átomos están más cerca que en el simple, esto hace al enlace más energético y más fuerte por lo tanto más energético.5 .Los enlaces covalentes no polares (0 o menor que 0,4)6 se forman entre átomos iguales, no hay variación en el número de oxidación. Los átomos enlazados de esta forma tienen carga eléctrica neutra. Enlace químico Enlace covalente https://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culas https://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_de_enlace https://es.wikipedia.org/wiki/Benceno https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_n%C3%ADtrico https://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_cu%C3%A1druple https://es.wikipedia.org/wiki/Electronegatividad Longitudes de enlace típicas, en pm, y energía de enlace en kJ/mol. Información recopilada de [1] (https://web.archive.org/web/20071214215455/http://www.science.uwaterloo.ca/~c chieh/cact/c120/bondel.html). Enlace Longitud (pm) Energía (kJ/mol) H — Hidrógeno H–H 74 436 H–C 109 413 H–N 101 391 H–O 96 366 H–F 92 568 H–Cl 127 432 H–Br 141 366 C — Carbono C–H 109 413 C–C 154 348 C=C 134 614 C≡C 120 839 C–N 147 308 C–O 143 360 C–F 135 488 C–Cl 177 330 C–Br 194 288 C–I 214 216 C–S 182 272 N — Nitrógeno N–H 101 391 N–C 147 308 N–N 145 170 N≡N 110 945 O — Oxígeno O–H 96 366 O–C 143 360 O–O 148 145 O=O 121 498 F, Cl, Br, I — Halógenos F–H 92 568 F–F 142 158 F–C 135 488 https://es.wikipedia.org/wiki/Longitud_de_enlace https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_de_enlace https://web.archive.org/web/20071214215455/http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c120/bondel.html https://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno https://es.wikipedia.org/wiki/Carbono https://es.wikipedia.org/wiki/Nitr%C3%B3geno https://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno https://es.wikipedia.org/wiki/Hal%C3%B3geno Cl–H 127 432 Cl–C 177 330 Cl–Cl 199 243 Br–H 141 366 Br–C 194 288 Br–Br 228 193 I–H 161 298 I–C 214 216 I–I 267 151 S — Azufre C–S 182 253 En otras palabras, el enlace covalente es la unión entre átomos en donde se da un compartimiento de electrones, los átomos que forman este tipo de enlace son de carácter no metálico. Las moléculas que se forman con átomos iguales (mononucleares) presentan un enlace covalente pero en donde la diferencia de electronegatividades es nula. Se presenta entre los elementos con poca diferencia de electronegatividad (< 1.7), es decir cercanos en la tabla periódica de los elementos químicos o bien, entre el mismo elemento para formar moléculas diatómicas. El enlace iónico es un tipo de interacción electrostática entre átomos que tienen una gran diferencia de electronegatividad. No hay un valor preciso que distinga la ionicidad a partir de la diferencia de electronegatividad, pero una diferencia sobre 2.0 suele ser iónica, y una diferencia menor a 1.7 suele ser covalente. En pocas palabras, un enlace iónico es aquel en el que los elementos involucrados aceptan o pierden electrones (se da entre un catión y un anión) o dicho de otra manera, es aquel en el que un elemento que tiene más el electronegatividad se atrae con los electrones con menos electronegatividad.7 El enlace iónico implica la separación en iones positivos y negativos. Las cargas iónicas suelen estar entre –3e a +3e, este tipo de enlace es frecuente entre átomos de los grupos IA, IIA, IIIA que pierden electrones (Cationes) y átomos de los grupos VA, VIA, VIIA que ganan electrones (aniones). Ejemplo: La unión entre el sodio y el cloro, es un enlace iónico donde el sodio pierde 1 electron del último nivel de energía (3s) y el cloro gana ese electrón, completando 8 electrones en el último nivel de energía. Na = pierde un electrón (catión) Cl = gana un electrón (anión) El enlace covalente coordinado, algunas veces referido como enlace dativo, es un tipo de enlace covalente, en el que los electrones de enlace se originan sólo en uno de los átomos, el donante de pares de electrones, o base de Lewis, pero son compartidos aproximadamente por igual en la formación del enlace covalente. Este concepto está cayendo en desuso a medida que los químicos se pliegan a la teoría de orbitales moleculares. Algunos ejemplos de enlace covalente coordinado existen en nitronas y el borazano. El arreglo resultante es diferente de un enlace iónico en que la diferencia de electronegatividad es pequeña, resultando en una covalencia. Se suelen representar por flechas, para diferenciarlos de otros enlaces. La flecha muestra Enlace iónico o electrovalente Enlace covalente coordinado o dativo https://es.wikipedia.org/wiki/Azufre https://es.wikipedia.org/wiki/Ion https://es.wikipedia.org/wiki/Carga_elemental https://es.wikipedia.org/wiki/Carga_elemental https://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_de_orbitales_moleculares https://es.wikipedia.org/wiki/Nitrona https://es.wikipedia.org/wiki/Borazano su cabeza dirigida al aceptor de electrones o ácido de Lewis, y la cola a la base de Lewis. Este tipo de enlace se ve en el ion amonio y en los complejos químicos, donde un átomo central (por lo general un catión metálico) está unido a otras moléculas denominadasligandos. Los enlaces con uno o tres electrones pueden encontrarse en especies radicales, que tienen un número impar de electrones. El ejemplo más simple de un enlace de un electrón se encuentra en el catión hidrógeno molecular, H2+. Los enlaces de un electrón suelen tener la mitad de energía de enlace, de un enlace de 2 electrones, y en consecuencia se les llama "medios enlaces". Sin embargo, hay excepciones: en el caso del dilitio, el enlace es realmente más fuerte para el Li2+ de un electrón, que para el Li2 de dos electrones. Esta excepción puede ser explicada en términos de hibridación y efectos de capas internas.8 El ejemplo más simple de enlace de tres electrones puede encontrarse en el catión de helio dimérico, He2+, y puede ser considerado también medio enlace porque, en términos de orbitales moleculares, el tercer electrón está en un orbital antienlazante que cancela la mitad del enlace formado por los otros dos electrones. Otro ejemplo de una molécula conteniendo un enlace de tres electrones, además de enlaces de dos electrones, es el óxido nítrico, NO. La molécula de oxígeno, O2, también puede ser vista como si tuviera dos enlaces de 3-electrones y un enlace de 2-electrones, lo que justifica su paramagnetismo y su orden formal de enlace de 2.9 Las moléculas con número impar de electrones suelen ser altamente reactivas. Este tipo de enlace sólo es estable entre átomos con electronegatividades similares.9 Los enlaces flexionados, también conocidos como enlaces banana, son enlaces en moléculas tensionadas o impedidas estéricamente cuyos orbitales de enlaces están forzados en una forma como de banana. Los enlaces flexionados son más susceptibles a las reacciones que los enlaces ordinarios. El enlace flexionado es un tipo de enlace covalente cuya disposición geométrica tiene cierta semejanza con la forma de una banana. doble enlace entre carbonos se forma gracias al traslape de dos orbitales híbridos sp3. Como estos orbitales no se encuentran exactamente uno frente a otro, al hibridarse adquieren la forma de banana. En el enlace de tres centros y dos electrones ("3c-2e"), tres átomos comparten dos electrones en un enlace. Este tipo de enlace se presenta en compuestos deficientes en electrones, como el diborano. Cada enlace de ellos (2 por molécula en el diborano) contiene un par de electrones que conecta a los átomos de boro entre sí, con un átomo de hidrógeno en el medio del enlace, compartiendo los electrones con los átomos de boro. El enlace de tres centros y cuatro electrones ("3c-4e") explica el enlace en moléculas hipervalentes. En ciertos compuestos aglomerados, se ha postulado la existencia de enlaces de cuatro centros y dos electrones. En ciertos sistemas conjugados π (pi), como el benceno y otros compuestos aromáticos, y en redes conjugadas sólidas como el grafito, los electrones en el sistema conjugado de enlaces π están dispersos sobre tantos centros nucleares como existan en la molécula o la red. Enlaces de uno y tres electrones Enlaces flexionados Enlaces 3c-2e y 3c-4e Enlace aromático https://es.wikipedia.org/wiki/Amonio https://es.wikipedia.org/wiki/Complejo_(qu%C3%ADmica) https://es.wikipedia.org/wiki/Cati%C3%B3n https://es.wikipedia.org/wiki/Ligando https://es.wikipedia.org/wiki/Radical_(qu%C3%ADmica) https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Cati%C3%B3n_hidr%C3%B3geno_molecular&action=edit&redlink=1 https://es.wikipedia.org/wiki/Dilitio https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_n%C3%ADtrico https://es.wikipedia.org/wiki/Paramagnetismo https://es.wikipedia.org/wiki/Orden_de_enlace https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Enlaces_flexionados&action=edit&redlink=1 https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Est%C3%A9ricamente&action=edit&redlink=1 https://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_de_tres_centros_y_dos_electrones https://es.wikipedia.org/wiki/Diborano https://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_de_tres_centros_y_cuatro_electrones https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Mol%C3%A9cula_hipervalente&action=edit&redlink=1 https://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_de_cuatro_centros_y_dos_electrones https://es.wikipedia.org/wiki/Benceno https://es.wikipedia.org/wiki/Arom%C3%A1tico https://es.wikipedia.org/wiki/Grafito En muchos casos, la ubicación de los electrones no puede ser simplificada a simples líneas (lugar para dos electrones) o puntos (un solo electrón). En compuestos aromáticos, los enlaces que están en anillos planos de átomos, la regla de Hückel determina si el anillo de la molécula mostrará estabilidad adicional. En el benceno, el compuesto aromático prototípico, 18 electrones de enlace mantiene unidos a 6 átomos de carbono para formar una estructura de anillo plano. El orden de enlace entre los diferentes átomos de carbono resulta ser idéntico en todos los casos desde el punto de vista químico, con una valor equivalente de aproximadamente 1.5. En el caso de los aromáticos heterocíclicos y bencenos sustituidos, las diferencias de electronegatividad entre las diferentes partes del anillo pueden dominar sobre el comportamiento químico de los enlaces aromáticos del anillo, que de otra formar sería equivalente. En un enlace metálico, los electrones de enlace se encuentran situados en una estructura de átomos. En contraste, en los compuestos iónicos, la ubicación de los electrones enlazantes y sus cargas son estáticas. Debido a la deslocalización o el libre movimiento de los electrones, se tienen las propiedades metálicas de conductividad, ductilidad y dureza. El enlace metálico es similar al iónico; sin embargo, el primero es más compacto que el segundo, ya que el número de átomos que rodean a cada uno de ellos es mayor. Hay cuatro tipos básicos de enlaces que se pueden formar entre dos o más moléculas, iones o átomos que de otro modo no estarían asociados. Las fuerzas intermoleculares originan que las moléculas se atraigan o repelan unas a otras. Frecuentemente, esto define algunas de sus características físicas (como el punto de fusión) de una sustancia. Una gran diferencia de electronegatividad entre dos átomos enlazados fuertemente en una molécula ocasiona la formación de un dipolo (un par positivo-negativo de cargas eléctricas parciales permanentes). Los dipolos se atraen o repelen unos a otros. En alguna forma este es un ejemplo de un dipolo permanente especialmente fuerte. Sin embargo, en el enlace de hidrógeno, el átomo de hidrógeno está más cerca a ser compartido entre los átomos donante y el receptor, en un enlace 3-c 2-e. Los enlaces de hidrógeno explican el punto de ebullición relativamente alto de los líquidos como el agua, amoníaco, y fluoruro de hidrógeno, comparado con sus contrapartes más pesadas en el mismo grupo de la tabla periódica. Los dipolos instantáneos a dipolo inducido, o fuerzas de London, son las interacciones más débiles, pero también las más ubicuas, entre todas las sustancias químicas. Imagine el átomo de helio: en cualquier instante, la nube electrónica alrededor del átomo (que, de otro modo sería neutral) puede estar ligeramente desbalanceada, con momentáneamente más carga negativa en un lado que en el otro. Esto es a lo que se refiere como un dipolo instantáneo. Este dipolo, con su carga ligeramente desbalanceada, puede Enlace metálico Enlace intermolecular Fuerzas de van der Waals. Dipolo permanente a dipolo permanente Enlace de hidrógeno Dipolo instantáneo a dipolo inducido https://es.wikipedia.org/wiki/Compuestos_arom%C3%A1ticos https://es.wikipedia.org/wiki/Regla_de_H%C3%BCckel https://es.wikipedia.org/wiki/Benceno https://es.wikipedia.org/wiki/Orden_de_enlace https://es.wikipedia.org/wiki/Compuesto_heteroc%C3%ADclico https://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_met%C3%A1lico https://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzas_intermoleculares https://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_fusi%C3%B3n https://es.wikipedia.org/wiki/Electronegatividad https://es.wikipedia.org/wiki/Dipolo_el%C3%A9ctrico https://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_de_tres_centros_y_dos_electrones https://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_ebullici%C3%B3n https://es.wikipedia.org/wiki/Fluoruro_de_hidr%C3%B3genohttps://es.wikipedia.org/wiki/Tabla_peri%C3%B3dica_de_los_elementos https://es.wikipedia.org/wiki/Nube_electr%C3%B3nica https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Van_der_Waals2.png atraer o repeler a los electrones en los átomos de helio vecinos, estableciendo otro dipolo (dipolo inducido). Los dos átomos se estarán atrayendo por un instante, antes que la carga se rebalancee y los átomos se muevan. La interacción catión-pi se presenta entre la carga negativa localizada de los electrones de un orbital pi, ubicados sobre y debajo del plano de un anillo aromático, y una carga positiva. En el límite (irrealístico) del enlace iónico puro, los electrones están perfectamente localizados en uno de los dos átomos en el enlace. Tales enlaces pueden ser interpretados por la física clásica. Las fuerzas entre los átomos están caracterizadas por potenciales electrostáticos continuos isótropos. Su magnitud es una proporción simple a la diferencia de cargas. Los enlaces covalentes se entiende mejor por la teoría del enlace de valencia o la teoría del orbital molecular. Las propiedades de los átomos involucrados pueden ser interpretadas usando conceptos tales como número de oxidación. La densidad electrónica en el enlace no está asignada a átomos individuales, en vez de ello está deslocalizada entre los átomos. En la teoría del enlace de valencia, los dos electrones en los dos átomos se emparejan con una fuerza de enlace que depende del traslape entre los orbitales. En la teoría del orbital molecular, la combinación lineal de orbitales atómicos (CLOA) ayuda a describir las estructuras de orbitales moleculares deslocalizados y las energías basadas en los orbitales atómicos de los átomos de los que proviene. A diferencia de los enlaces iónicos puros, los enlaces covalentes pueden tener propiedades de direccionalidad (anisotropía). Estas pueden tener sus propios nombres, como sigma y pi. En el caso general, los átomos forman enlaces que son intermedios entre iónico y covalente, dependiendo de la electronegatividad relativa de los átomos involucrados. Este tipo de enlace es llamado algunas veces enlace covalente polar. En 1985, los químicos de la Universidad de Rice en Texas, Robert F. Curl y Richard E. Smalley, y uno de la Universidad de Sussex, Harold Kroto utilizaron un láser de alta potencia para vaporizar grafito en un esfuerzo por crear moléculas poco comunes, que se creía existían en el espacio interestelar. La espectrometría de las masas reveló que uno de los productos resultó ser una especie desconocida con la fórmula (C60). Debido a su tamaño y al hecho de que es carbono puro, esta molécula tiene una forma extraña en la que trabajaron varios investigadores utilizando papel, tijeras y cinta adhesiva. Posteriormente, mediciones espectroscópicas y de rayos X confirmaron que el (C60) tenían la forma similar a una esfera hueca con un átomo de carbono localizado en cada uno de sus 60 vértices. Geométricamente, el buckybalón (abreviatura de buckminsterfulerene) es la molécula más simétrica que se conoce. Sin embargo, a pesar de sus características peculiares, su esquema de enlace es simple. Cada carbono tiene una hibridación sp2, y tiene orbitales moleculares deslocalizados que se extienden sobre la estructura completa. El buckybalón, así como otros miembros de mayor peso representan un concepto completamente nuevo en la arquitectura molecular con implicaciones de largo alcance. Por ejemplo, se ha preparado con un átomo de helio dentro de su estructura.10 Por el descubrimiento del buckybalón los tres científicos fueron premiados con el premio Nobel de química 1996. Un descubrimiento fascinante, realizado en 1991 por científicos japoneses, fue la identificación de estructuras relacionadas con el buckybalón. Estas moléculas tienen una longitud de cientos de nanómetros y presentan una forma tubular con una cavidad interna aproximada de 15 nanómetros de diámetro.10 Enlace de hidrógeno. Interacción catión-pi Electrones en los enlaces químicos Buckybalón https://es.wikipedia.org/wiki/Orbital_pi https://es.wikipedia.org/wiki/Aromaticidad https://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_i%C3%B3nico https://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica_cl%C3%A1sica https://es.wikipedia.org/wiki/Isotrop%C3%ADa https://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_del_enlace_de_valencia https://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_del_orbital_molecular https://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_de_oxidaci%C3%B3n https://es.wikipedia.org/wiki/Combinaci%C3%B3n_lineal_de_orbitales_at%C3%B3micos https://es.wikipedia.org/wiki/Anisotrop%C3%ADa https://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_sigma https://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_pi https://es.wikipedia.org/wiki/Electronegatividad https://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_covalente_polar https://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_de_Rice https://es.wikipedia.org/wiki/Robert_F._Curl https://es.wikipedia.org/wiki/Richard_E._Smalley https://es.wikipedia.org/wiki/Harold_Kroto https://es.wikipedia.org/wiki/Grafito https://es.wikipedia.org/wiki/Fullereno https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Wasserstoffbr%C3%BCckenbindungen-Wasser.svg W. 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