Los electrones situados en la capa más externa, pueden escapar de sus átomos aportando energía (por ejemplo, en forma de calor) e intercambiarse con otros átomos. Los compuestos de varios átomos se llaman moléculas. La razón del esfuerzo de enlace es la llamada configuración de gas noble -una cáscara de valencia cumplida- que representa un estado energéticamente estable. Las sustancias que han alcanzado una cáscara exterior completa, no forman enlaces (son posibles algunas excepciones como los compuestos de xenón-flúor).
Los no metales forman este enlace para conseguir un octeto de electrones. Por ejemplo, dos átomos de flúor (cada uno con siete electrones exteriores) pueden completar su octeto de electrones mediante el intercambio mutuo de un electrón. La distancia entre los dos núcleos representa un compromiso entre la atracción de los núcleos y los electrones de enlace y la repulsión de los dos núcleos y los electrones también. La razón del enlace atómico es que la naturaleza siempre se esfuerza por alcanzar el estado de menor energía. Como los electrones tienen más espacio a través de la unión de varios átomos, lo que corresponde a una energía más baja, se forma el enlace atómico.
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Ejemplos de representaciones al estilo de los puntos de Lewis de enlaces químicos entre el carbono (C), el hidrógeno (H) y el oxígeno (O). Los diagramas de puntos de Lewis fueron uno de los primeros intentos de describir el enlace químico y todavía se utilizan ampliamente en la actualidad.
Un enlace químico es una atracción duradera entre átomos, iones o moléculas que permite la formación de compuestos químicos. El enlace puede ser el resultado de la fuerza electrostática entre iones de carga opuesta, como en los enlaces iónicos, o de la compartición de electrones, como en los enlaces covalentes. La fuerza de los enlaces químicos varía considerablemente; hay “enlaces fuertes” o “enlaces primarios”, como los covalentes, iónicos y metálicos, y “enlaces débiles” o “enlaces secundarios”, como las interacciones dipolo-dipolo, la fuerza de dispersión de London y el enlace de hidrógeno.
El enlace químico es uno de los fundamentos más básicos de la química que explica otros conceptos como las moléculas y las reacciones. Sin él, los científicos no podrían explicar por qué los átomos se atraen entre sí o cómo se forman los productos tras una reacción química. Para entender el concepto de enlace, primero hay que conocer los fundamentos de la estructura atómica.
Un átomo común contiene un núcleo compuesto por protones y neutrones, con electrones en determinados niveles de energía que giran alrededor del núcleo. En esta sección, nos centraremos principalmente en estos electrones. Los elementos se distinguen entre sí por su “nube de electrones”, es decir, la zona en la que los electrones se mueven alrededor del núcleo de un átomo. Como cada elemento tiene una nube de electrones distinta, esto determina sus propiedades químicas, así como su grado de reactividad (por ejemplo, los gases nobles son inertes/no reactivos, mientras que los metales alcalinos son altamente reactivos). En el enlace químico, sólo intervienen los electrones de valencia, es decir, los electrones situados en los orbitales del nivel energético más externo (capa de valencia) de un elemento.
El orden de los enlaces es el número de enlaces químicos entre un par de átomos e indica la estabilidad de un enlace. Por ejemplo, en el nitrógeno diatómico, N≡N, el orden de enlace es 3; en el acetileno, H-C≡C-H, el orden de enlace carbono-carbono es también 3, y el orden de enlace C-H es 1. El orden y la longitud de enlace indican el tipo y la fuerza de los enlaces covalentes entre los átomos. El orden y la longitud de los enlaces son inversamente proporcionales entre sí: cuando el orden de los enlaces aumenta, la longitud de los enlaces disminuye.
La química se ocupa del modo en que las partículas subatómicas se unen para formar átomos. La química también se centra en la forma en que los átomos se unen para formar moléculas. En la estructura atómica, los electrones rodean el núcleo atómico en regiones denominadas orbitales. Cada capa orbital puede albergar un número determinado de electrones. Cuando la capa orbital más cercana está llena, los nuevos electrones comienzan a reunirse en la siguiente capa orbital fuera del núcleo, y continúan hasta que esa capa también está llena. La acumulación de electrones continúa en capas orbitales cada vez más amplias, ya que los átomos más grandes tienen más electrones que los más pequeños. Cuando dos átomos se unen para formar una molécula, sus electrones los unen mezclándose en los huecos de las envolturas orbitales de cada uno. Al igual que ocurre con la captación de electrones por parte del átomo, la formación de enlaces por parte de la molécula comienza en la abertura de la corteza orbital más cercana disponible y se expande hacia fuera.