QUÍMICA I

ESTRUCTURA DE LA MATERIA


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ENLACES QUÍMICOS


OBJETIVO
Diferenciar los distintos tipos de enlace químico para establecer las propiedades de cada compuesto.

1. Generalidades de los enlaces químicos
Los enlaces químicos, son las fuerzas que mantienen unidos a los átomos.
Cuando los átomos se enlazan entre si, ceden, aceptan o comparten electrones. Son los electrones de valencia quienes determinan de que forma se unirá un átomo con otro y las características del enlace.
2. Regla del octeto.
EL ultimo grupo de la tabla periódica VIII A (18), que forma la familia de los gases nobles, son los elementos mas estables de la tabla periódica. Esto se deben a que tienen 8 electrones en su capa mas externa, excepto el Helio que tiene solo 2 electrones, que también se considera como una configuración estable.

Los elementos al combinarse unos con otros, aceptan, ceden o comparten electrones con la finalidad de tener 8 electrones en su nivel más externo, esto es lo que se conoce como la regla del octeto.

3. Enlace ionico:

Características:

• Esta formado por metal + no metal
• No forma moléculas verdaderas, existe como un agregado de aniones (iones negativos) y cationes (iones positivos).
• Los metales ceden electrones formando por cationes, los no metales aceptan electrones formando aniones.

Los compuestos formados pos enlaces ionicos tienen las siguientes características:

• Son sólidos a temperatura ambiente, ninguno es un liquido o un gas.
• Son buenos conductores del calor y la electricidad.
• Tienen altos puntos de fusión y ebullición.
• Son solubles en solventes polares como el agua

Disposición de los iones en un cristal de cloruro de sodio	Modelo de esperas y varillas de un cristal de cloruro de sodio. El diámetro de un ion cloruro es alrededor del doble del de un ion de sodio	El cloruro de sodio es un solido cristalino de forma cubica que tiene un punto de fisión de 808 grados C

FORMACIÓN DE ENLACES IONICOS

Ejm: NaF

Na: metal del grupo IA		ENLACE IONICO
F: no metal del grupo VIIA

Para explicar la formación actual del enlace escribimos la configuración electrónica de cada átomo:

11Na:	1s, 2s, 2p, 3s	Electrones de valencia	= 1
9F:	1s, 2s, 2p	Electrones de valencia	= 5 +2 = 7

Si el sodio pierde el electrón de valencia, su ultimo nivel seria el 2, y en este tendría 8 electrones de valencia, formándose un cation (ion positivo)

Na 1+

El flúor con 7 electrones de valencia, solo necesita uno para completar su octeto, si acepta el electrón que cede el sodio se forma un anión (ion negativo)

F 1-

La estructura de Lewis del compuesto se representa de la siguiente forma:

[Na]	1+

.. [:F:] ..	1-

En forma gráfica podríamos representarlos así:
(Insertar figura 1, p. 229, Hein )figura 1

Otro ejemplo: MgBr2
Mg: metal del grupo II A
Br: no metal del grupo VIIA

METAL + NO METAL

IONICO

No es necesario hacer la configuración sino solo la estructura de Lewis de cada elemento. Recuerda, el numero de grupo en romano, para los representativos, indica el numero de electrones de valencia. Nosotros solo usaremos compuestos formados por elementos representativos.

:Mg

.. :Br: .

El átomo de Mg pierde sus 2 e- de valencia, y cada Br acepta uno para completar el octeto.

	[Mg] 2+
.. [:Br:] .. 1-		.. [:Br:] .. 1-

Los átomos de Br completan su octeto gracias a uno de los dos electrones cedidos por el Mg, el cual también queda con 8 electrones en un nivel mas bajo.

Ejercicio: Dibuje la estructura de Lewis para los siguientes compuestos indicando el tipo de enlace. Escribe sobre la linea el nombre del compuesto.

a) K2S _________________________

b) Cs2O ________________________

c) CaI2 _________________________

d) Al2O3 ________________________

4.- Enlace covalente

Características:

• Esta basado en compartir electrones. Los átomos no ganan ni pierden electrones, COMPARTEN.
• Esta formado por elementos no metálicos. Pueden ser 2 o 3 no metales.
• Pueden estar unidos por enlaces sencillos, dobles o triples, dependiendo de los elementos que se unen.

Las características de los compuestos unidos por enlaces covalentes son:

• Los compuestos covalentes pueden presentarse en cualquier estado de la materia: solido, liquido o gaseoso.
• Son malos conductores del calor y la electricidad.
• Tienen punto de fusión y ebullición relativamente bajos.
• Son solubles en solventes polares como benceno, tetracloruro de carbono, etc., e insolubles en solventes polares como el agua.

FORMACIÓN DE ENLACES COVALENTES

Ejemplificaremos, con elementos que existen como moléculas diatómicas.
Cl2, cloro molecular, formado por dos átomos de cloro. Como es un no metal, sus átomos se unen por enlaces covalentes.

.. :Cl: .

El cloro es un elemento del grupo VII A.

El átomos de cloro solo necesita un electrón para completar su octeto. Al unirse con otro átomo de cloro ambos comparten su electrón desapareado y se forma un enlace covalente sencillo entre ellos. Este enlace se representa mediante una linea entre los dos átomos.

.. : Cl ..

-

.. : Cl ..

La linea roja representa un enlace covalente sencillo, formado por dos electrones. Estos electrones se comparten por ambos átomos.
O2 La molécula de oxigeno cambien es diatomica. Por ser del grupo VIA la estructura de Lewis del oxigeno es: 

.. : O . .

Al oxigeno le hacen falta dos electrones para completar su octeto. Cada oxigeno dispone de 6 electrones, con los cuales ambos deben tener al final ocho electrones. Por lo tanto el total de electrones disponibles es:
2 x 6 e- = 12 e- menos dos que se ocupan para el enlace inicial restan 10.

Estos 10 e- se colocan por pares al azar entre los dos átomos.

.. : O ..

-

.. : O

Ahora revisamos cuantos electrones tiene cada átomo alrededor. Observamos que el oxigeno de la izquierda esta completo, mientras que el derecha tiene solo seis. Entonces uno de los pares que rodean al oxigeno de la izquierda, se coloca entre los dos átomos formándose un doble enlace, y de esa forma los dos quedan con 8 electrones.

.. : O

=

.. O:

La molécula queda formada por un enlace covalente doble, 4 electrones enlazados y 4 pares de electrones no enlazados.
N2 El nitrógeno, otra molécula diatomica, esta ubicado en el grupo VA, por lo tanto cada nitrógeno aporta 5 electrones x 2 átomos = 10 electrones, menos los dos del enlace inicial son un total de 8 electrones.

.. : N

-

.. N:

Ambos átomos están rodeados por solo 6 electrones, por lo tanto, cada uno de ellos compartir uno de sus pares con el otro átomo formándose un triple enlace.

: N

=

N :

La molécula queda formada por un enlace covalente triple, 4 electrones enlazados y dos pares de electrones no enlazados.
En los compuestos covalentes formados por 3 elementos o mas, siempre debe seleccionarse un átomo como central para hacer el esqueleto básico del compuesto. Para esto se siguen la siguientes reglas:

El átomo central es de un elemento unitario (o sea que solo hay un átomo de ese elemento en la molécula).

El oxigeno y el hidrógeno no pueden ser átomos centrales.

El carbono tiene preferencia como átomo central sobre el resto de los elementos.

En compuestos que contengan oxigeno e hidrógeno en la misma molécula, el hidrógeno nunca se enlaza al átomo central, sino que se enlaza al oxigeno, por ser este el segundo elemento mas electronegativo.

El hidrógeno no cumple la regla del octeto, sino que es estable al lograr la configuración del gas noble helio con 2 electrones en su ultimo nivel.

Los átomos deben acomodarse de tal forma que la molécula resulte lo mas simétrica posible

Ejms:
CO2 (dioxido de carbono) 

TRES NO METALES

COVALENTE

Total de electrones de valencia:

C 1 x 4 electrones=	4 electrones
O 2 x 6 electrones=	12 electrones +
	16 electrones

El carbono es el átomo central, por lo que se gastan cuatro electrones, y los 12 restantes se acomodan en pares al azar.

En esta estructura, ambos oxígenos han completado su octeto, pero el carbono no. Por lo tanto, un par no enlazante de cada oxigeno se coloca en el enlace C-O formándose dos dobles enlaces.

La estructura esta formada por 2 enlaces covalentes dobles, 4 pares de electrones no enlazantes y 6 electrones enlazados.

[NO3]	1-	(ion nitrito)

Electrones de valencia totales:

N 1 x 5 e- =	5
O 3 x 6 e- =	18 +
	23 e-	+ 1 e- (porque es un ion negativo) = 24 electrones

El nitrógeno es el átomo central, por lo que se ocupan tres enlaces covalentes para enlazar los oxígenos.

Al nitrógeno le falta un par de electrones, por los que uno de los pares no enlazantes del oxigeno se desplaza para formar un doble enlace.

El doble enlace podría colocarse en tres posiciones distintas, pero la mas correcta es la central por ser mas simétrica.

Tipos de enlaces covalentes

Los enlaces covalentes se clasifican en:

• COVALENTES POLARES
• COVALENTES NO POLARES
• COVALENTES COORDINADO

Electronegatividad

 La electronegatividad es una medida de la tendencia que muestra un átomo de un enlace covalente, a atraer hacia si los electrones compartidos. Linus Pauling, fue el primer químico que desarrolle una escala numérica de electronegatividad. En su escala, se asigna al flúor, el elemento mas electronegativo, el valor de 4. El oxigeno es el segundo, seguido del cloro y el nitrógeno.
A continuación se muestra los valores de electronegatividad de los elementos. Observe que no se reporta valor par los gases nobles por ser los elementos menos reactivos de la tabla periódica.

 

La diferencia en los valores de electronegatividad determina la polaridad de un enlace.

Cuando se enlazan dos átomos iguales, con la misma electronegatividad, la diferencia es cero, y el enlace es covalente no polar, ya que los electrones son atraídos por igual por ambos átomos.
El criterio que se sigue para determinar el tipo de enlace a partir de la diferencia de electronegativad, en términos, generales es el siguiente:

Diferencia de electronegatividad	Tipos de enlace
Menor o igual a 0.4	Covalente no polar
De 0.5 a 1.7	Covalente polar
Mayor de 1.7	Iónico

Casi todos los compuestos contienen enlaces covalente polares; quedan comprendidos entre los extremos de lo covalente no polar y lo ionico puro.

Enlace ionico Enlace covalente polar Enlace covalente no polar Se transfieren Los electrones se electrones comparten de manera desigual. Los electrones se comparten por igual.   CARÁCTER IÓNICO CRECIENTE

Por tanto, en el enlace covalente polar los electrones se comparten de manera desigual, lo cual da por resultado que un extremo de la molécula sea parcialmente positivo y el otro parcialmente negativo. Esto se indica con la letra griega delta (d).
Ejemplo: La molécula de HCl. 

Átomos	H	Cl
Electronegatividad	2.2	3.0
Diferencia de electronegatividad	3.0 -2.2 = 0.8 Diferencia entre 0.5 y 1.7, por lo tanto el enlace es covalente polar.

d+ d-
H – Cl

El átomo mas electronegativo, en este caso el cloro, adquiere la carga parcial negativa, y el menos electronegativo, en este caso. el hidrógeno la carga parcial positiva.

Ejercicio resuelto.- De acuerdo a la diferencia de electronegatividad, clasifique los siguientes enlaces como polar, no polar o ionico.

Enlace	Electronegatividades		Diferencia de electronegatividad	Tipo de enlace
N -O	3.0	3.5	3.5 - 3.0 = 0.5	Polar
Na -Cl	0.9	3.0	3.0 - 0.9 = 2.1	Ionico
H - P	2.1	2.1	2.1 - 2.1 = 0	No polar
As -O	2.0	3.5	3.5 - 2.0 = 1.5	Polar

Observe que al obtener la diferencia, siempre es el menor menos el mayor ya que no tendría sentido una diferencia de electronegatividad negativa.

Enlace covalente coordinado.

Se forma cuando el par electrónico compartido es puesto por el mismo átomo. Ejemplo:

Para el ion amonio

[NH4] +

tres de los enlaces son covalentes típicos, pero en el cuarto enlace el par de electrones es proporcionado por el nitrógeno, por lo tanto, el enlace es covalente coordinado.

Un enlace covalente coordinado en nada se puede distinguir de un covalente típico, ya que las características del enlace no se modifican.

Enlace del vídeo:

https://www.youtube.com/watch?v=85XmStwDdJo