El enlace que une dos átomos de hidrógeno en una molécula de gas hidrógeno es un enlace covalente clásico. El enlace es fácil de analizar porque los átomos de hidrógeno solo tienen un protón y un electrón cada uno. Los electrones están en la capa de un solo electrón del átomo de hidrógeno, que tiene espacio para dos electrones.
Debido a que los átomos de hidrógeno son idénticos, ninguno puede tomar el electrón del otro para completar su capa de electrones y formar un enlace iónico. Como resultado, los dos átomos de hidrógeno comparten los dos electrones en un enlace covalente. Los electrones pasan la mayor parte de su tiempo entre los núcleos de hidrógeno cargados positivamente, atrayéndolos a ambos a la carga negativa de los dos electrones.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
Las moléculas de hidrógeno gaseoso están formadas por dos átomos de hidrógeno en un enlace covalente. Los átomos de hidrógeno también forman enlaces covalentes en otros compuestos, como en el agua con un átomo de oxígeno y en los hidrocarburos con átomos de carbono. En el caso del agua, los átomos de hidrógeno unidos covalentemente pueden formar enlaces de hidrógeno intermoleculares adicionales que son más débiles que los enlaces moleculares covalentes. Estos enlaces le dan al agua algunas de sus características físicas.
Enlaces covalentes en el agua
Los átomos de hidrógeno en el H2Una molécula de agua forma el mismo tipo de enlace covalente que el gas hidrógeno pero con el átomo de oxígeno. El átomo de oxígeno tiene seis electrones en su capa de electrones más externa, que tiene espacio para ocho electrones. Para llenar su capa, el átomo de oxígeno comparte los dos electrones de los dos átomos de hidrógeno en un enlace covalente.
Además del enlace covalente, la molécula de agua forma enlaces intermoleculares adicionales con otras moléculas de agua. La molécula de agua es un dipolo polar, lo que significa que un extremo de la molécula, el extremo del oxígeno, está cargado negativamente y el otro extremo con los dos átomos de hidrógeno tiene una carga positiva. El átomo de oxígeno cargado negativamente de una molécula atrae a uno de los átomos de hidrógeno cargados positivamente de otra molécula, formando un enlace de hidrógeno dipolo-dipolo. Este enlace es más débil que el enlace molecular covalente, pero mantiene unidas las moléculas de agua. Estas fuerzas intermoleculares dan al agua características específicas, como una alta tensión superficial y un punto de ebullición relativamente alto para el peso de la molécula.
Enlaces covalentes de carbono e hidrógeno
El carbono tiene cuatro electrones en su capa de electrones más externa, que tiene espacio para ocho electrones. Como resultado, en una configuración, el carbono comparte cuatro electrones con cuatro átomos de hidrógeno para llenar su capa en un enlace covalente. El compuesto resultante es CH4, metano.
Mientras que el metano con sus cuatro enlaces covalentes es un compuesto estable, el carbono puede entrar en otras configuraciones de enlaces con hidrógeno y otros átomos de carbono. La configuración de cuatro electrones externos permite que el carbono cree moléculas que forman la base de muchos compuestos complejos. Todos estos enlaces son enlaces covalentes, pero permiten al carbono una gran flexibilidad en su comportamiento de enlace.
Enlaces covalentes en cadenas de carbono
Cuando los átomos de carbono forman enlaces covalentes con menos de cuatro átomos de hidrógeno, quedan electrones de enlace adicionales en la capa exterior del átomo de carbono. Por ejemplo, dos átomos de carbono que forman enlaces covalentes con tres átomos de hidrógeno pueden formar cada uno un enlace covalente entre sí, compartiendo sus electrones de enlace restantes. Ese compuesto es etano, C2H6.
De manera similar, dos átomos de carbono pueden unirse con dos átomos de hidrógeno cada uno y formar un enlace covalente doble entre sí, compartiendo sus cuatro electrones sobrantes entre ellos. Ese compuesto es etileno, C2H4. En acetileno, C2H2, los dos átomos de carbono forman un enlace covalente triple y un enlace sencillo con cada uno de los dos átomos de hidrógeno. En estos casos, solo están involucrados dos átomos de carbono, pero los dos átomos de carbono pueden mantener fácilmente solo enlaces simples entre sí y usar el resto para unirse con átomos de carbono adicionales.
Propano, C3H8, tiene una cadena de tres átomos de carbono con enlaces covalentes simples entre ellos. Los dos átomos de carbono del extremo tienen un enlace sencillo con el átomo de carbono del medio y tres enlaces covalentes con tres átomos de hidrógeno cada uno. El átomo de carbono del medio tiene enlaces con los otros dos átomos de carbono y dos átomos de hidrógeno. Dicha cadena puede ser mucho más larga y es la base de muchos de los compuestos orgánicos complejos de carbono que se encuentran en la naturaleza, todos basados en el mismo tipo de enlace covalente que une dos átomos de hidrógeno.