HISTORIA DEL ENLACE QUIMICO:
Los
elementos químicos se combinan de diferentes maneras para formar toda una
variedad de compuestos inorgánicos y orgánicos. Hay compuestos gaseosos,
líquidos y sólidos, los hay tóxicos e inocuos, mientras que otros son altamente
benéficos para la salud. Las propiedades de cada compuesto dependen del tipo de
elemento químico que lo forman, el modo cómo se enlazan (tipo de enlace
químico), la forma y geometría de los agregados atómicos (moléculas) y de cómo
estos interactúan entre sí.
El
descubrimiento de la naturaleza eléctrica de la materia arrojó una luz
fundamental sobre el concepto del enlace químico. Así Berzelius fue el
primero, en 1812, en dar una explicación a esta cuestión, en cierta medida con
un sentido ya "moderno": sugiere que los átomos se combinarían entre
sí, obedeciendo a una atracción de tipo eléctrico. Es la llamada teoría
dualista del enlace y si bien esta explicación resultaba válida en principio
para los compuestos del mundo mineral, no fue lo mismo cuando se intentó
aplicar a los compuestos orgánicos. Para este tipo de compuestos introducen Frankland
y Kelulé, a partir de 1850, el concepto de valencia que, mas que dar una
explicación al cómo y al porqué se unen los átomos en un compuesto orgánico
atiende más hacer "referencia” a una fuerza interatómica que implica un
numero relacionado con la cantidad de enlaces por los que un átomo podía unirse
a otros.
Pero
para hacer más difícil esa situación, a finales del siglo XlX el químico
alsaciano Alfred Werner (1857-1935), descubre un nuevo tipo de
compuestos de constitución bastante complicada, por lo que los llamo
"complejos"(1892). En ellos intervenía generalmente un mental de
transición, asociado a moléculas saturadas y sus fórmulas empíricas resultaban
bastante extrañas, puesto que el número de enlaces formados era superior al
esperado según las consideraciones ordinarias sobre valencia. Werner (premio
nobel de química en 1913), propone para explicarlo una teoría de la coordinación,
según la cual las moléculas neutras, se unirían al metal central mediante unas
valencias que denomino " valencias residuales" .
Entramos
así en el siglo XX con una considerable confusión, acerca de los enlaces
químicos. Pero una vez descubierto el electrón por Thompson se abre el
camino para la teoría electrónica del enlace. Siguiendo con la teoría de
atracción electrostática de Berzelius, se van haciendo importantes
matizaciones. así se sugiere una teoría de electrovalencia, según la cual
muchos elementos podrían tener a la vez una valencia positiva y otra negativa
cuya suma seria ocho. (Richard Abbeg, 1904). Otra importante idea
fue la de Drude, de que una valencia positiva vendría dada por el número
de electrones que un átomo podía ceder; mientras que la negativa, por los
electrones que un átomo podría tomar. Ramsay, (premio nobel de
química, 1904) , el descubridor de los gases nobles, en 1908, propone que
los electrones de valencia de los átomos enlazados serían los que intervienen
en esa unión. Y así avanzando en ese sentido el químico alemán Walter Kossel
propone en 1916 un modelo de enlace químico: los compuestos iónicos
estarían formados por iones de carga opuesta, integrados en un retículo
cristalino. Los iones tendrían una configuración electrónica externa con 8 o 18
electrones es decir como la de los gases nobles. Entre esos iones que estarían
constituidos por átomos o por agrupaciones de átomos, habría una atracción de
tipo electrostática ya que su carga es opuesta. Este tipo de enlace, enlace
iónico, aunque de significado muy claro y sencillo, tenía una evidente limitación,
la de ser solo valido para compuestos iónicos.
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WALTER KOSEEL |
En
el mismo año que Kossel, 1916 el físico norteamericano Gilbert N. Lewis
(1875-1646), propone otro modelo de enlace para los compuestos no iónicos,
el enlace resultaría de la compartición de dos electrones entre los dos átomos
enlazados, proviniendo de cada electrón de cada uno de esos átomos. Ese par de
electrones pertenecerían a los dos átomos y describiría una trayectoria común a
ambos, con lo cual llegarían a poseer un octete electrónico, como los gases
nobles, esta es la teoría del enlace covalente, que después fue extendida por Langmuir
( Iriving Langmuir, premio nobel de quimica en 1932), también se admitió
que el par de electrones podría provenir de un solo átomo, dando lugar al
enlace covalente coordinado, lo cual proporciono una brillante expoliación a
los compuestos de Werner.
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GILBERT N. LEWIS |
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IRVING LAGMUIR |
Esos
dos tipos de enlace, el iónico y el covalente, son dos modelos límites habiendo
entre ambos una gradación de casos intermedios. Esto fue estudiado por Kasimir
Fajans( quimico-fisico polaco) y por Linus C. Pauling (químico-físico
norteamericano, premio nobel de química en 1954) , proporcionando este último
un método para calcular en enlace iónico.
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LINUS C. PAULING |
De forma similar a lo ocurrido, con el modelo atómico, la mecánica cuántica se aplico también a la interpretación del enlace covalente, sustituyendo la idea de pares de electrones localizados por zonas, de una densidad electrónica definidas por una función de onda. la sencilla teoría de Lewis y Langmuir, fue retomada en 1930 por Walter Heitler( 1904-1981), fisico aleman, y por Fritz London( 1900-1954) , estudioso de la mecánica cuántica, y le aplicaron conceptos mecano-cuánticos utilizando el método de enlace de valencia. posteriormente Jonh Slater y sobre todo Pauling, con su tratado de la naturaleza del enlace químico mejoraron y difundieron esta teoría. También mediante ella consigue Erich Huckel, dar una explicacion a los enlaces multiples, se interpreta también la geometría molecular con diversas teorías como la hibridacion de orbitales o la de la repulsión de pares electrónicos de Ronald Gillespie.
Por otra parte en 1932 se aplica al enlace covalente un método mecano-cuántico diferente como alternativa para combinar las funciones de onda, el de los orbitales moleculares que fue desarrollado por dos espectroscopistas el quimico norteamericano Robert S. Mulliken, y el físico alemán Friedrich Hund.
Había que dar interpretación también a otro tipo de fuerzas del interior de loa meteria: las fuerzas que justifican los estados de agregacion de la materia sólido y líquido y responsables de que los gases no cumplan exactamente las leyes de los perfectos, son las llamadas fuerzas de van der waals, que mantiene cohesionados no ya a atomos individuales sino a moléculas. El físico alemán Peter Debey ( premio nobel de química en 1936) las estudia en 1920, desarrollando una teoría en virtud de la cual un tipo de esas fuerzas seria debido a interacciones entre dipolos permanentes o inducidos de las moléculas. después en 1930 London continua ese estudio desde una perspectiva mecano-cuántica, demostrando la existencia de unas fuerzas llamadas de dispersión, debidas a dipolos instantaneo.
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FRITZ WOLFGANG LONDON. |
En esta historia solo se han tratado de recoger los aspectos fundamentales que mas han contribuido ha esclarecer la estructura de la meteria y lo correspondiente al enlace químico.