Sólidos covalentes en red

• Sólido covalente en red: red continua de enlaces covalentes fuertes en todas las direcciones — no hay moléculas discretas.
• Para fundir hay que romper enlaces covalentes (no solo fuerzas débiles) → puntos de fusión muy altos, gran dureza, insolubilidad.
• Ejemplos clave: diamante, grafito (alótropos del C) y dióxido de silicio $\text{SiO}_2$.
• Grafito conduce porque tiene electrones deslocalizados entre capas; diamante y $\text{SiO}_2$ son aislantes.
• Contraste con moléculas: $\text{CO}_2$ es molecular (gases a TA); $\text{SiO}_2$ es red covalente (sólido con $T_\text{fus} \approx 1700\,°\text{C}$).

• Diamante — cada C en hibridación $sp^3$, unido a 4 C vecinos en tetraedro (109,5°). Red 3D rígida, sin planos de debilidad → durísimo, aislante.
• Grafito — cada C en $sp^2$, unido a 3 C en capas hexagonales. 4.º electrón en orbital $p$ perpendicular → electrones deslocalizados dentro de cada capa → conductor. Capas unidas solo por fuerzas de London débiles → blando, lubricante.
• Dióxido de silicio $\text{SiO}_2$ — cada Si unido covalentemente a 4 O (tetraedro); cada O a 2 Si. Red 3D continua; fórmula = proporción mínima, no molécula real.

• Punto de fusión: diamante muy alto (sublima >3500 °C) · grafito muy alto · $\text{SiO}_2$ muy alto (~1700 °C) · todos superan a cualquier sólido molecular.
• Dureza: diamante máxima (10 Mohs) · $\text{SiO}_2$ muy duro (7 Mohs) · grafito blando (capas deslizan).
• Conductividad eléctrica: grafito sí (electrones deslocalizados en el plano) · diamante no · $\text{SiO}_2$ no.
• Solubilidad: ninguno se disuelve en disolventes comunes — los enlaces covalentes no se rompen con disolventes.

• Brocas y abrasivos → diamante: red 3D rígida, dureza máxima.
• Lubricante y lápiz → grafito: capas deslizan entre sí (fuerzas débiles entre capas).
• Fibra óptica y vidrio → $\text{SiO}_2$: transparente y estable a alta temperatura.
• Electrodos → grafito: conductor y estable químicamente.

¿Por qué el diamante tiene un punto de fusión altísimo (>3500 °C)?

• Cada C está unido por enlaces covalentes a 4 vecinos → red 3D completamente interconectada.
• Para fundir hay que romper enlaces covalentes (energía de enlace C–C ≈ 347 kJ mol⁻¹), no vencer fuerzas débiles.
• Se necesita temperatura enorme para vencer millones de enlaces simultáneamente → punto de fusión extremo.
• Comparación: el yodo molecular ($\text{I}_2$) funde a solo 114 °C porque entre moléculas solo actúan fuerzas de London.

• Error frecuente: decir que el grafito conduce "porque es un metal". Correcto: conduce por sus electrones deslocalizados dentro de la capa.
• Error frecuente: confundir $\text{CO}_2$ (molecular, gas) con $\text{SiO}_2$ (red covalente, sólido). El Si no forma dobles enlaces estables con el O → cada Si se une a 4 O covalentemente.
• Trampa clásica: "los enlaces covalentes son débiles en el grafito" — los enlaces C–C dentro de la capa son fuertes; lo débil son las fuerzas de London entre capas.
• Al explicar una propiedad, conecta siempre: estructura → tipo de enlace → propiedad. Para fundir un sólido en red = hay que romper enlaces covalentes → alta energía → alto $T_\text{fus}$.
• Si preguntan por qué el grafito es un lubricante: capas paralelas unidas por fuerzas débiles → deslizan fácilmente.