Tipos de enlaces covalentes
Comer, poner gasolina en un coche y tirar un tronco en una hoguera implican añadir energía a un sistema. En cada caso, la energía se añade en forma de enlaces covalentes* que mantienen los átomos unidos en las moléculas.
Los enlaces covalentes son uno de los cuatro tipos de enlaces químicos. Los otros tres son los enlaces iónicos, los enlaces metálicos y los enlaces de hidrógeno. Cada tipo de enlace difiere en la forma en que los átomos comparten los electrones. En los enlaces covalentes, dos átomos comparten completamente uno o más pares de electrones. Estos enlaces son bastante fuertes.
Los enlaces covalentes se forman entre átomos cuando la energía total presente en la nueva molécula formada es menor que la energía presente en cada uno de los átomos por separado. La energía más baja cuando se produce el enlace se debe a que los átomos son más estables cuando sus capas externas de electrones están llenas. Los átomos pueden llenar sus capas exteriores compartiendo electrones con otros átomos mediante la formación de enlaces covalentes.
Existe una relación simétrica entre la cantidad de energía liberada durante la formación de un enlace covalente y la cantidad de energía necesaria para romper el enlace. Obsérvese el flujo de energía. La ruptura de enlaces covalentes requiere energía, y la formación de enlaces covalentes libera energía.
Comentarios
Se ha estudiado el mecanismo de inhibición de la proteasa principal (Mpro) del SARS-CoV-2 por el ebseleno (EBS) y su análogo con un grupo hidroxilo en la posición 2 del anillo de benzisoselenazol-3(2H)-ona (EBS-OH) utilizando un nivel funcional de teoría de la densidad. Se realizaron simulaciones dinámicas moleculares preliminares sobre la forma apo de Mpro teniendo en cuenta tanto la naturaleza donadora como aceptora de hidrógeno de los Nδ y Nε de His41, un miembro de la díada catalítica. Se discuten en detalle las superficies de energía potencial para la formación del enlace covalente Se-S mediado por EBS y EBS-OH en Mpro. El EBS-OH muestra un comportamiento distintivo respecto al EBS en la formación del complejo no covalente. Debido a la presencia de enlaces H canónicos y no canónicos que implican átomos menos electronegativos, como el azufre y el selenio, también se consideró la influencia en las barreras energéticas y la energía de reacción de los funcionales meta-GGA híbridos de Minnesota M06, M06-2X y M08HX, y el más reciente funcional híbrido de rango separado wB97X. El conocimiento del mecanismo de inhibición de Mpro por parte de los pequeños inhibidores de proteasa EBS o EBS-OH puede ampliar las posibilidades de diseño de fármacos más potentes y selectivos basados en inhibidores para ser utilizados en combinación con otras terapias antivirales.
Ejemplos de enlaces covalentes
El enlace iónico suele producirse cuando es fácil que un átomo pierda uno o más electrones y que otro gane uno o más electrones. Sin embargo, algunos átomos no ceden ni ganan electrones fácilmente. Aun así, participan en la formación de compuestos. ¿Cómo?
Existe otro mecanismo para obtener una capa de valencia completa: compartir electrones. Cuando se comparten electrones entre dos átomos, se crea un enlace llamado enlace covalenteUn enlace químico formado por dos átomos que comparten electrones..
Vamos a ilustrar un enlace covalente utilizando átomos de H, entendiendo que los átomos de H sólo necesitan dos electrones para llenar la subcáscara 1s. Cada átomo de H comienza con un solo electrón en su capa de valencia:
Como cada átomo de H tiene una capa de valencia llena, este enlace es estable y hemos creado una molécula de hidrógeno diatómica. (Esto explica por qué el hidrógeno es uno de los elementos diatómicos). Para simplificar, no es raro representar el enlace covalente con un guión, en lugar de con dos puntos:
En la molécula diatómica de flúor hay dos tipos diferentes de electrones. El par de electrones de enlaceUn par de electrones que hace un enlace covalente. hace el enlace covalente. Cada átomo de F tiene otros tres pares de electrones que no participan en el enlace; se llaman pares de electrones solitariosUn par de electrones que no hace un enlace covalente.. Cada átomo de F tiene un par de electrones de enlace y tres pares de electrones solitarios.
Enlace covalente frente a enlace iónico
Los compuestos iónicos, como el cloruro de sodio (NaCl), se forman mediante una transferencia de electrones que crea iones. Los iones ejercen una fuerza electrostática entre sí, lo que forma enlaces iónicos. Sin embargo, los átomos de hidrógeno y oxígeno de una molécula de agua se unen compartiendo electrones en lugar de transferirlos.
Imagine dos cachorros, cada uno con un hueso (Fig. 2.27 A). Los cachorros representan átomos. Los huesos representan uno de sus electrones. Ambos cachorros comparten ambos huesos (Fig. 2.27 B). Así es como el hidrógeno y el oxígeno comparten electrones; cada uno tiene un electrón que puede compartir en un enlace. Esto es un enlace covalente, un enlace en el que los átomos comparten electrones. El enlace covalente se produce generalmente entre no metales. El enlace covalente es el tipo de enlace que mantiene unidos los átomos de un ion poliatómico.
Se necesitan dos electrones para crear un enlace covalente, uno de cada átomo enlazante. Las estructuras de puntos de Lewis son una forma de representar cómo los átomos forman enlaces covalentes. En la Fig. 2.28 se muestra una tabla de símbolos de puntos de Lewis de elementos no metálicos que forman enlaces covalentes. Puede haber hasta ocho puntos, para ocho electrones de valencia. Los primeros cuatro electrones se colocan como electrones simples, y los cuatro restantes se emparejan.