Se entiende por enlace químico a la combinación de átomos para formar compuestos químicos y darle estabilidad al producto resultante.
En este proceso, los átomos pueden compartir o ceder electrones de su capa más externa para unirse y crear una nueva sustancia homogénea.
Cuando se produce un enlace químico, la estructura y características de los átomos no cambian, solo existe una compartición de electrones.
Esto significa, por ejemplo, que al formarse el enlace químico del agua (H2O) sus elementos (oxígeno e hidrógeno) siguen siendo los mismos.
El ambiente que nos rodea es resultado de múltiples enlaces químicos que dotan de propiedades, tanto físicas como químicas, a la materia.
Esto es producto de la fuerza generada por los átomos cuando se combinan y forman enlaces, pues estas pequeñas partículas son mucho más estables en conjunto que en solitario.
Cómo Se Produce Un Enlace Químico
Todo átomo está compuesto por un núcleo que contiene, protones de carga positiva y neutrones de carga neutra, y está rodeado por una capa externa conocida como nube de electrones, que poseen carga negativa.
Las cargas opuestas se atraen, tanto dentro del mismo átomo,así como ante otros átomos.
Gracias a esta atracción, se forman los enlaces químicos entre elementos distintos.
Los átomos completan sus cargas eléctricas por medio del intercambio de los electrones: ceden,electrones aceptan o los comparten para lograr una configuración electrónica estable que implique menor consumo de energía.
¿Cuál es la regla del octeto de Lewis y cuál es su relación con los enlaces químicos?
El físico químico estadounidense Lewis enunció la regla del octeto, que explica cómo se combinan los átomos de los distintos elementos químicos para formar enlaces.
Esta teoría plantea que los iones de los elementos de la tabla periódica completan sus últimos niveles de energía con 8 electrones.
De esta manera, las moléculas consiguen una estabilidad a nivel de estructura electrónica.
Así, los elementos con altas cargas electronegativas ganan electrones hasta alcanzar el octeto, mientras que los de baja electronegatividad suelen perderlos para lograr el mismo objetivo.
Según el tipo de átomos enlazados, con sus propias características y mecanismos, un enlace químico puede ser:
1. Covalente: ocurre cuando los átomos no metálicos comparten electrones. En este tipo de enlace, los electrones se mueven entre los átomos dando origen a los enlaces covalentes polares esto es cuando comparten electrones de forma no equitativa)
2. y apolares (cuando se distribuye equitativamente la cantidad de electrones).
Ejemplo: el agua (H2O), formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, y cuyo enlace viene dado porque cada átomo de hidrógeno comparte un átomo de oxígeno.
3. Iónico: ocurre cuando existe una unión de átomos metálicos y no metálicos, transfiriéndose una carga de electrones entre ellos. Como resultado, se forman iones cargados tanto negativa (aniones) como positivamente (cationes) y se genera una atracción entre sus cargas opuestas.
Ejemplo: el cloruro de sodio (NaCl), que combina un átomo de cloro y uno de sodio; mientras el primero tiene siete electrones, el segundo tiene uno.
A la hora de formar el enlace iónico, el sodio cede su electrón al cloro y así se cumple la ley del octeto.
4. Metálicos: son aquellos que se forman entre átomos de metales, cuyos núcleos atómicos se reúnen y están rodeados por sus electrones como una nube.
Es un tipo de enlace fuerte que se distribuye a manera de red.
Todos los elementos metálicos puros están conformados por enlaces metálicos, por ejemplo: oro (Au), hierro (Fe), aluminio (Al), etc.
Los químicosMantienen los átomos unidos dentro de las moléculas químicas.
- La fuerza de un enlace químico viene determinada por la diferencia de electronegatividad (mientras mayor sea, mayor la fuerza de los electrones atraídos entre átomos).
- Generalmente, los números de electrones son pares.
- Los enlaces covalentes pueden existir en estado gaseoso, sólido y líquido.
- Algunos enlaces covalentes son solubles en agua, otros en solventes orgánicos.
- Son conductores de electricidad los Enlaces covalentes ácidos en presencia de una solución acuosa (el resto de los enlaces covalentes no son buenos conductores de electricidad), y los enlaces iónicos cuando se disuelven en agua o cuando se funden.
- Los enlaces iónicos tienen altos puntos de fusión y ebullición.
- Los enlaces metálicos son buenos conductores de calor y electricidad, se presentan en estado sólido y son altamente maleables.
- Que sucede cyuando se parte un átomo
Qué sucede cuando un átomo se parte en dos: Se C conoce el momento exacto de la fisión nuclear
Hasta ahora no conocíamos nada sobre el momento exacto en que un átomo se divide en dos.
Gracias a un método basado en simulaciones sabemos algo más al respecto.
La fisión nuclear es uno de los procesos más complejos y fascinantes de la física nuclear. Desde su descubrimiento por Otto Hahn y Fritz Strassmann, y su posterior interpretación por Lise Meitner y Otto Frisch, los científicos han estudiado cómo ciertos núcleos pesados se dividen en dos fragmentos, liberando enormes cantidades de energía.
Este fenómeno no solo revolucionó la ciencia, sino que también abrió la puerta al desarrollo de aplicaciones energéticas y armamentísticas. Sin embargo, uno de los aspectos más misteriosos y menos comprendidos de la fisión es el instante preciso en el que el núcleo se parte, conocido en inglés como "ruptura del cuello" (a partir de ahora, ruptura del puente nuclear).
En este punto, se genera una pequeña región de conexión entre los fragmentos emergentes que se rompe de forma violenta, liberando neutrones y, en menor medida, otras partículas.
Un reciente estudio, liderado por Ibrahim Abdurrahman y sus colegas y publicado en 2024, arroja nueva luz sobre este proceso crucial. Mediante simulaciones avanzadas, los autores ofrecen la primera caracterización microscópica detallada de la fisión y la emisión de neutrones emitidnos en la ruptura del puente nuclear, presentando una imagen precisa de cómo y cuándo se rompen los núcleos durante la fisión.
Este avance ha sido posible gracias a métodos computacionales avanzados.
Dichos métodos han permitido simular la ruptura en tiempo real y a nivel cuántico, una tarea anteriormente inalcanzable.
A continuación, exploramos en profundidad estos descubrimientos, sus implicaciones y el potencial que abren para futuras investigaciones.
Desde que Hahn y Strassmann descubrieron la fisión en 1939, este fenómeno ha sido objeto de investigaciones intensivas.
Su mecanismo básico, propuesto por Meitner y Frisch, describe cómo un núcleo pesado, al capturar un neutrón, se deforma hasta alcanzar un punto en que se divide en dos fragmentos, liberando energía y neutrones.
Estos neutrones pueden, a su vez, inducir fisión en otros núcleos, generando una reacción en cadena que ha sido la base de reactores y armas nucleares.
A lo largo de los años, varios modelos han intentado explicar los detalles de la fisión, incluyendo cómo se forman y se separan los fragmentos.
Uno de los modelos más antiguos, propuesto por Uli Brosa en 1990, postulaba que el punto de ruptura del núcleo era aleatorio, y que los fragmentos se formaban en diferentes configuraciones y longitudes de cuello según el núcleo en cuestión.
Sin embargo, el estudio actual refuta esta idea de aleatoriedad, mostrando que la posición de la ruptura del cuello es predecible y depende de la estructura interna del núcleo en el punto de scission. Esto representa un avance significativo en la comprensión de la fisión y plantea nuevas preguntas sobre cómo el diseño de los núcleos afecta a su comportamiento durante la fisión.
Serie temporal de densidad de neutrones
El proceso de "ruptura de puente nuclear"
La ruptura del puente nuclear es el punto culminante de la fisión.
A medida que el núcleo se deforma, se forma una "región de cuello" que conecta los dos fragmentos emergentes. Este cuello se estrecha hasta alcanzar una anchura crítica de alrededor de 3 femtómetros, momento en el cual la tensión superficial y la repulsión eléctrica entre los fragmentos causan una ruptura violenta.
Durante esta ruptura, se liberan neutrones, que constituyen aproximadamente entre el 9 y el 14 % de los neutrones emitidos en total, una cifra que los autores del estudio consideran conservadora.
Este proceso, según el equipo de Abdurrahman, sigue un patrón universal en fisión asimétrica.
Los fragmentos emergentes se separan en tan solo 10 elevado a menos 22 segundos (22 ceros y un uno al final), en un proceso de gran rapidez y complejidad.
A diferencia de modelos previos, este estudio muestra que la ruptura del puente nuclear sigue una dinámica particular que no depende de la aleatoriedad ni de variables externas, lo cual es un descubrimiento fundamental para la física nuclear.
La ruptura del puente nuclear es el punto culminante de la fisión.
La emisión de neutrones y otros fragmentos
Uno de los aspectos más interesantes de este trabajo es la observación detallada de los neutrones emitidos durante la rotura.
Estos neutrones se distribuyen de manera equitativa entre el eje de fisión y el plano ecuatorial del núcleo.
Según los datos, la energía promedio de estos neutrones es de 3 MeV, con algunos alcanzando hasta 18 MeV.
Esto representa una diferencia notable con los neutrones de fisión comunes, que tienen menor energía.
Además de los neutrones, los autores también observaron una pequeña emisión de protones y sugieren que, bajo ciertas condiciones, también podrían emitirse partículas alfa (núcleos de helio). Sin embargo, este fenómeno es menos común debido a la estructura del cuello y la dinámica de ruptura.
En el contexto de los reactores nucleares, entender la distribución y energía de los neutrones emitidos en la ruptura es esencial, ya que estos neutrones podrían influir en la eficiencia y seguridad de los reactores nucleares.
Implicaciones de los hallazgos
Los resultados de este estudio abren nuevas vías para la investigación en fisión nuclear. La caracterización precisa de la rotura de cuello ofrece una herramienta para refinar los modelos actuales de fisión y mejorar las predicciones sobre el comportamiento de los reactores nucleares.
En particular, el estudio sugiere que el uso de neutrones emitidos podría mejorar la comprensión de las emisiones de neutrones en reactores y la forma en que estos interactúan con otros materiales.
Por otro lado, los hallazgos tienen relevancia en el campo de la física teórica.
Al confirmar que la ruptura del puente nuclear no es aleatoria, el estudio sienta las bases para investigaciones futuras sobre cómo los núcleos se deforman y alcanzan el estado de rotura. Esto podría ayudar a los físicos a desarrollar modelos más precisos de otros fenómenos nucleares, y mejorar nuestra comprensión general del comportamiento de la materia en condiciones extremas.
Fuente:
Mis libros de química y apuntes de clases de física y química atómica
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