Guía Nº3_Quimica_JVL_Primero Medio

LICEO “JOSÉ VICTORINO LASTARRIA”
MIGUEL CLARO 32
PROVIDENCIA
Página web: cdslastarria.cl
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA – CIENCIAS NATURALES
GUÍA DE APRENDIZAJE
(Las preguntas formuladas en esta guía y sus correspondientes respuestas deben transcribirse a una hoja en
formato Word, colocando además en ésta, su nombre completo y curso. En ASUNTO del mail debe colocar
su: APELLIDO PATERNO, APELLIDO MATERNO Y CURSO Ejemplo: LOPEZ MENDOZA 3A)
Sector: Ciencias Naturales - Química
Nivel: 1º medio
Profesor(a): Israel Avalos, Luis Gárate
Mail del profesor(a) encargado nivel:
arias.quimica@gmail.com
iavalos.quimica@gmail.com
quimicabrenda@gmail.com
l.garatequimica@gmail.com
Fecha de envío a UTP: 11 de octubre de 2011
Plazo de envío a profesor(a) encargado
(a) por parte del alumno: hasta que se
suba la cuarta guía
Unidad Temática: Enlace Químico
Contenido(s): Tipos de Enlaces Químicos que existen
Aprendizaje(s) Esperado(s): Relacionar las propiedades periódicas con los tipos de enlaces químicos.
GUÍA DE ESTUDIO Nº 3: “ENLACE QUÍMICO”
Mientras que sólo hay alrededor de 118 elementos catalogados en la tabla periódica, la
cantidad de sustancias existentes en la naturaleza supera con creces dicho número. Esto es,
porque los átomos pueden reaccionar unos con otros, combinándose entre sí, para originar
moléculas con características químicas y físicas diferentes a las de sus elementos constituyentes.
Prácticamente todas las sustancias que encontramos en la naturaleza están formadas por
combinaciones de átomos y las intensas fuerzas que mantienen unidos a los átomos en las
distintas sustancias se denominan enlaces químicos.
Los átomos se unen entre sí porque al estar unidos adquieren una situación más estable (menos
energética) que cuando estaban separados. Esta situación de mayor estabilidad suele darse
cuando el número de electrones que poseen los átomos en su último nivel es igual a ocho,
estructura que coincide con la de los gases nobles (salvo la del Helio, que sólo tiene 2 electrones).
Entonces, podemos explicar la unión de los átomos para formar enlaces porque con ella consiguen
que su último nivel tenga 8 electrones, la misma configuración electrónica que los átomos de los
gases nobles. Este principio recibe el nombre de regla del octeto y aunque no es general para
todos los átomos, es útil en muchos casos.
Las propiedades de las sustancias dependen en gran medida de la naturaleza de los enlaces que
unen sus átomos.
Existen tres tipos principales de enlaces químicos:
•
•
•
enlace iónico,
enlace covalente, y
enlace metálico.
Estos enlaces, al condicionar las propiedades de las sustancias que los presentan, permiten
clasificarlas en: iónicas, covalentes y metálicas o metales.
I.- ENLACE IÓNICO
En los enlaces iónicos, los electrones se transfieren completamente de un átomo a otro. Durante
este proceso de perder o ganar electrones, los átomos que reaccionan forman iones de cargas
opuestas que se atraen entre sí a través de fuerzas electroestáticas, que son la base del enlace
iónico.
Por ejemplo:
Este tipo de enlaces tenderá a formarse entre elementos que presentan una alta diferencia de
electronegatividad, como es el caso de la combinación de un metal con un no metal. Los metales
ceden electrones formando cationes, los no metales aceptan electrones formando aniones.
Los compuestos iónicos no forman moléculas verdaderas, sino que se disponen en redes
cristalinas, o sea, como un agregado de aniones (iones negativos) y cationes (iones positivos).
Los compuestos formados por enlaces iónicos tienen las siguientes caracteristicas:
•
•
•
•
•
Son solidos a temperatura ambiente, ninguno es un liquido o un gas.
Son buenos conductores del calor
Tienen altos puntos de fusion y ebullicion.
Son solubles en solventes polares como el agua
Fundidos o disueltos en agua son buenos conductores de la electricidad.
Son ejemplos de compuestos iónicos todas las sales.
II.- ENLACE COVALENTE
Cuando no existe suficiente diferencia de electronegatividad -entre los elementos que
participan de un enlace - para que exista transferencia electrónica, resultan dos átomos
compartiendo uno o más pares de electrones, es decir, dos átomos unidos por un enlace
covalente. Así, el enlace covalente se caracteriza por la “compartición” de uno o más pares de
electrones, originando, según la cantidad de pares, enlaces simples, dobles o triples.
•
La energía de las fuerzas de atracción o repulsión entre los átomos que conforman un enlace
covalente es función de la distancia internuclear llegando a una distancia mínima donde se
compensan las fuerzas de atracción y de repulsión, la cual se denomina distancia de enlace.
La energía potencial de un sistemas de dos átomos, presenta un comportamiento donde a grandes
distancias no hay interacción, a distancia de varios diámetros atómicos predomina la atracción y
distancias muy cercanas predomina la repulsión, causando que la energía potencial aumente . Las
energías de atracción y repulsión se equilibran en el mínimo punto de la curva; a dicha distancia
los átomos son estables y se dice que el enlace químico existe entre ellos.
Para representar un enlace covalente, resulta de gran ayuda la Estructura de Lewis, que
corresponde a una representación para los enlaces covalentes propuesta por Gilbert Lewis en
1916. En ella, se representan, mediante puntos o cruces, los electrones de valencia (electrones de
última capa) de un átomo. Por ejemplo:
Para la construcción de moléculas, se intenta enlazar los puntos individuales (no los que se
encuentran en pares), hasta que cada átomo quede rodeado de 8 o 2 electrones (Regla del Octeto
y del dueto, respectivamente). Por ejemplo:
Observación: en la figura, las cruces representan los 4 electrones de valencia del Carbono,
mientras que los puntos representan los electrones de valencia de cada átomo de Cloro. Si se
observa con detención, todos los átomos han quedado rodeados de 8 electrones, es decir,
cumplen la Regla del Octeto.
Las caracteristicas de los compuestos unidos por enlaces covalentes son:
•
•
•
•
Pueden presentarse en cualquier estado de la materia: solido, liquido o gaseoso.
Son malos conductores del calor y la electricidad.
Tienen puntos de fusión y ebullición relativamente bajos.
Son solubles en solventes apolares como benceno, tetracloruro de carbono, etc., e
insolubles en solventes polares como el agua.
Además, es posible establecer subtipos de enlace covalente:
•
Enlace covalente polar:
En la mayoría de los enlaces covalentes, los átomos tienen diferentes
electronegatividades, y como resultado, un átomo tiene mayor fuerza de atracción por el
par de electrones compartido que el otro átomo. En general, cuando se unen dos átomos
no metálicos diferentes, los electrones se comparten en forma desigual. Un enlace
covalente en el que los electrones se comparten desigualmente se denomina enlace
covalente polar.
El término polar significa que hay separación de cargas, o sea, un lado del enlace covalente
es más negativo que el otro. Para ilustrar una molécula que tiene un enlace covalente
polar, consideremos la molécula de ácido clorhídrico:
La imagen a continuación muestra la dsitribución espacial de la nube electrónica (en
amarillo el Hidrógeno y en verde el Cloro):
La distribución desigual de la nube electrónica se puede representar como
,
+
donde δ significa que un átomo tiene una carga parcial negativa y δ significa que un
átomo tiene una carga parcial positiva.
•
Enlace covalente apolar:
El enlace covalente no polar se presenta entre átomos del mismo elemento o entre
átomos con muy poca diferencia de electronegatividad, donde la nube electrónica está
equitativamente distribuida y por tanto no es posible distinguir polos.
Un ejemplo es la molécula de hidrógeno (H2), la cual está formada por dos átomos del
mismo elemento, por lo que su diferencia de electronegatividad es cero:
H–H
Otro ejemplo, pero con átomos diferentes, es el metano (CH4). La electronegatividad del
carbono es 2.5 y la del hidrógeno es 2.1; la diferencia entre ellos es de 0.4 (menor de 0.5),
por lo que el enlace se considera no polar.
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
Tipo de enlace
Menor o igual a 0.4
Covalente apolar
De 0.5 a 1.7
Covalente polar
Mayor de 1.7
Iónico
•
Enlace covalente coordinado (o enlace dativo):
En las sustancias covalentes consideradas previamente, cada átomo que tomaba parte
en el enlace, contribuía con un electrón; en ciertas circunstancias, ambos electrones son
proporcionados por uno solo de los átomos. La unión resultante, se denomina enlace
covalente coordinado o enlace dativo. Se indica en las estructuras de las moléculas con
una flecha que se origina en el átomo que aporta los dos electrones al enlace. Esto es sólo
una representación, pues una vez establecido este enlace, es indistinguible con un enlace
covalente típico.
Un ejemplo lo constituye el ion amonio:
Catión Hidrógeno + Amoniaco
Ion Amonio
III.- ENLACE METÁLICO
Es el tipo de enlace que se produce cuando se combinan entre sí los elementos metálicos, o sea,
elementos de electronegatividades bajas y que se diferencian poco. Los metales forman redes
metálicas compactas, es decir, con elevado índice de coordinación, por lo que suelen tener altas
densidades. Las redes suelen ser hexagonales y cúbicas.
Hay dos modelos que explican la formación del enlace metálico: El modelo de la nube de
electrones (o del mar de electrones) y la teoría de bandas. A continuaciòn se expone el primero de
ellos.
*Modelo de la nube de electrones (o del mar de electrones):
Según este modelo, los átomos metálicos ceden sus electrones de valencia a una "nube
electrónica" que comprende todos los átomos del metal. Así pues, el enlace metálico resulta de las
atracciones electrostáticas entre los restos positivos (cationes que se formaron al ceder los
electrones de valencia) y los electrones móviles que pertenecen en su conjunto a la red metálica.
Asì, en el enlace metálico los electrones no pertenencen a ningún átomo determinado sino que
giran entre medio de los cationes de metal, originando un enlace no dirigido, que se extiende en
todas direcciones, porque la nube electrónica es común a todos los restos atómicos que forman la
red.
Este modelo es muy simple y sirve para interpretar muchas de las propiedades de los metales
(maleabilidad, ductibilidad, conductividad eléctrica y calórica), aunque tiene ciertas limitaciones,
principalmente en la explicación de la diferente conductividad de algunos metales.
Modelo del “mar de electrones”
Actividades:
1.- ¿Qué entiende por enlace químico?
2.- ¿Cuál es la importancia de la electronegatividad en un enlace químico?
3.- ¿Cuáles son las características principales en un enlace iónico? Fundamente
4.- Con respecto al enlace covalente, responda:
a) ¿Cuándo es covalente apolar o puro?
b) ¿Cuándo es covalente polar?
c) ¿Cuándo es covalente coordinado o dativo?
Fundamente en cada uno de los casos
5.- ¿Qué se entiende por enlace metálico?
Recuerde que esta guía debe ser resuelta en forma grupal (5 a 8 alumnos), y enviada al e-mail
del profesor correspondiente.
Fuentes:
http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/enla
ces/enlaces1.htm
http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=55&l=s
http://genesis.uag.mx/edmedia/material/qino/T6.cfm
http://www.unalmed.edu.co/~cgpaucar/ENLACES.html
http://medicina.usac.edu.gt/quimica/enlace/Enlace_Covalente_Polar.htm
http://depa.fquim.unam.mx/representaciones/enopolar.html
http://www.unlu.edu.ar/~qui10017/Quimica%20COU%20muestra%20para%20IQ10017/cap2.htm
http://iesdolmendesoto.org/zonatic/el_enlace_quimico/enlace/enlace_metalico.html