REPASO PARA EL TERCER PARCIAL DE QUÍMICA GENTE: • Moseley: basándose en sus estudios de R−X asignó el número atómico a elementos y acomodó en orden creciente del número atómico en la tabla periódica. Modificó la ley periódica: las propiedades físicas y químicas de los elementos son función periódica de un número atómico. Y finalmente corrigió los problemas de clasificación que existían para algunos elementos como el Ar y el K. SIGNIFICADOS: • Tabla periódica actual: los elementos están situados de acuerdo con su número atómico y el tipo de subnivel en el que se encuentre el electrón. • Z: número de protones: número atómico de un elemento • A: número de protones más neutrones: masa atómica de un elemento • Rayos alfa: Se generan a partir de un núcleo de helio. Estas las emiten con un número mayor al 83. El helio tiene una carga de 2 neutrones y su masa atómica es 4. Tienen un bajo poder de penetración, no atraviesa ni la ropa ni la piel. • Rayos beta: es un electrón de alta energía con una carga de 1− y una masa 0. • Rayos gama: no tienen masa ni número atómico • Isótopos: todos los isótopos átomos del mismo elemento pero con diferente numero de neutrones. Ej. 11H 1 21H 31H • Iones: es la carga positiva o negativa de un elemento • Cationes: es la carga positiva de un elemento • Aniones: es la carga negativa de un elemento • Cátodo: tiene carga negativa por que atrae a los cationes que son positivos 2 • Ánodo: tiene carga positiva que atrae a los aniones que son negativos • Spin: dice hacia donde gira el electrón en el orbital: +1/2 −1/2 • Periodo: son los agrupamientos horizontales de la tabla periódica que se ordenan según el nivel de energía del elemento. • Grupo: son los agrupamientos verticales de la tabla periódica que poseen una configuración electrónica similar en su último nivel y que tienen propiedades similares; los elementos de un mismo grupo tienen: mismo número de electrones de valencia; misma configuración electrónica para el último nivel de energía • Electrones de valencia: son los electrones de un último nivel de energía; son los que pueden compartir o recibir en un enlace químico. • Valencia: es la capacidad de combinación de un átomo • Número de oxidación: número entero, positivo o negativo que se utiliza para describir la capacidad de combinación de un elemento compuesto • Características de los metales y no metales: metales No metales ♦ buenos conductores de calor y • en general no son buenos conductores de electricidad calor y electricidad ♦ poseen brillo • no poseen brillo ♦ poseen alta densidad • poseen baja densidad ♦ son dúctiles y maleables • son quebradizos ♦ tienden a perder electrones y forman • tienden a ganar electrones y forman iones iones positivos cuando se combinan negativos cuando reaccionan con metales con no metales • reaccionan con el oxígeno formando ácidos ♦ reaccionan con el oxígeno formando anhídricos óxidos básicos • se localizan en la superior derecha de la tabla ♦ se localizan en la parte izquierda y periódica central de la tabla periódica • metaloides(semimetales): poseen propiedades tanto de metales como de no metales son: 3 • carga nuclear efectiva: es la carga nuclear reducida por el efecto de los electrones de los niveles interiores que contrarrestan (efecto pantalla) o protegen parte de la carga nuclear o protegen parte de la carga del núcleo. • Radio atómico: se define como la mitad de la distancia entre dos núcleos de dos átomos unidos entre si; aumenta de arriba hacia abajo y disminuye de izquierda a derecha: • Potencial de ionización: es la energía necesaria para separar un electrón externo de un átomo neutro, adquiriendo el átomo carga positiva; disminuye de arriba hacia abajo y aumenta de izquierda a derecha. 4 • Afinidad electrónica: es la energía que se desprende cuando un átomo gaseoso neutro gana un electrón. En éste proceso el átomo queda con carga negativa; disminuye de arriba abajo y aumenta de izquierda a derecha. • Electronegatividad: es una medida de la tendencia de un átomo a atraer los electrones de enlace hacia si mismos; disminuye de arriba hacia abajo y aumenta de izquierda a derecha. • Enlaces químicos: implican un cambio en la distribución electrónica; cuando dos átomos de enlazan, sus orbitales atómicos se superponen; un enlace químico es: la fuerza que mantiene unidos a dos o más átomos y hace que funcionen como una unidad. Al combinarse los átomos tienden a ganar, perder o compartir electrones hasta lograr una configuración electrónica estable, es decir hasta lograr tener ocho electrones en 5 su nivel de valencia. • Estructuras de Lewis: también se llama el punto electrón; es la forma de representar compuestos o elementos por medio de puntos que corresponden a los electrones de valencia. Consiste en escribir el símbolo del elemento alrededor del cuál se colocan puntos que representan los electrones de valencia (los electrones de valencia dependen de la familia en la que se encuentren. ESTRUCTURA DE LEWIS NO ESTRUCTURA DE LEWIS • Regla del octeto: es son el número de electrones que hay en la capa exterior de un átomo y que para alcanzar una estabilidad necesitan ocho electrones en esa última capa. K+: Ion potasio; Cl−: Ion cloruro • Tipos de enlaces: • enlaces interatómicos: son enlaces químicos que se forman entre átomos. Ej. enlace: iónico, covalente, etc. • Enlaces intermoleculares: son enlaces que se forman entre moléculas. Ej. Enlace puente de hidrógeno, puente de disulfuro, etc. • Cuando las moléculas se separan: se dice que se disocian • enlace iónico: es la atracción entre iones que tienen cargas opuestas: los dos átomos hacen este y cada uno queda con diferente carga uno positivo y otro negativo; las características de un enlace iónico son: • se forman entre metal y no metal • la diferencia de electronegatividad es alta (mayor o iguala 1.7) • normalmente son sólidos con formas cristalinas definidas • son solubles en agua • poseen altos puntos de fusión y ebullición • conducen la electricidad en estado líquido • su unidad más pequeña se llama fórmula unitaria o fórmula mínima 6 7 ¿Por qué un trozo de sal común es frágil y se puede romper fácilmente cuando se le somete a una fuerza y no ocurre lo mismo con un trozo de metal que se deforma antes de romperse? Por la comparación entre el comportamiento de un sólido metálico y otro iónico cuando se someten a una fuerza • fuerzas electroestáticas: consiste en una atracción de una carga negativa y una carga positiva. • enlace covalente: es cuando pierde electrones compartidos por dos átomos • enlace covalente no polar: • se crea de una unión de dos átomos de no metales de igual electronegatividad por medio de un par de electrones que se comparten por igual • la diferencia de electronegatividad es cero o muy cercana a cero • se puede presentar en un estado sólido, líquido o gas • no son conductores de la electricidad • se da entre no metales • los electrones de enlace quedan en medio de los átomos • enlace covalente polar: ♦ se da cuando los electrones que se comparten son dos no metales distintos 8 ♦ existe una diferencia de electronegatividad aunque es menor que en los compuestos iónicos ♦ tienen puntos de fusión y ebullición bajos ♦ en general son conductores pobres de la electricidad ♦ se da entre no metales ♦ pueden ser presentados en los tres estados de la materia ♦ generalmente son poco solubles en agua la delta indica el extremo parcialmente positivo y el extremo parcialmente negativo (el extremo que es parcialmente negativo es el que jala más cerca de los electrones del enlace). ♦ enlace covalente coordinado: ◊ Ej. CH4 ◊ Enlace covalente en el cual uno solo de los átomos involucrados aporta el par de electrones de enlace que se comparte ◊ Son compuestos poco solubles en agua ◊ Tienen puntos de fusión y ebullición bajos ◊ En general son conductores pobres de la electricidad ◊ Se da entre no metales ◊ Pueden presentarse en los tres estados de la materia ◊ tipos de enlaces covalentes: el enlace más difícil de separar es el covalente triple. ⋅ enlace covalente: ⋅ enlace covalente doble: ◊ enlace covalente triple: ◊ electricidad: es un flujo de electrones ◊ enlace metálico: ◊ se forma entre elementos metálicos y consiste en 9 una nube electrónica de carga negativa (mar móvil de electrones) que rodea y mantiene unidad a los iones positivos ◊ presentan brillos metálicos ◊ son maleables ◊ son dúctiles ◊ son buenos conductores del calor y la electricidad ◊ no son solubles en agua ◊ enlace por puentes de hidrógeno: ◊ se establece entre aquellas moléculas en las que se encuentran átomos de hidrógeno unidos a elementos muy electronegativos (F,O,N) ◊ es un enlace intermolecular, es decir, no forman nuevos compuestos, sino que une las moléculas ya existentes ◊ las moléculas que lo presentan tienen puntos de fusión y ebullición más altos de lo normal ◊ cuando una sustancia es capaz de formar puentes de hidrógeno se disuelve en agua 10 Tipo de elementos que participan Tipo de enlace Definición Iónico La atracción entre Metales iones que tienen reactivos y cargas opuestas no metales 11 Carac de los compu con es de enl Covalente Covalente polar Es un par de electrones Dos compartido por moléculas dos átomos en una molécula Es un enlace covalente en el que los electrones se comparten de manera desigual gracias a unas diferencias de electronegatividad en los átomos unidos por el enlace. Covalente no polar Es un enlace químico en el que uno o más pares de electrones se comparten equitativamente Dos moléculas no metales distintos Dos moléculas no metálicos idénticos 12 entre dos átomos del mismo elemento Covalente coordinado Metálico Es un enlace químico que se forma cuando un átomo dona dos electrones que se comparten en un enlace covalente. Moléculas combinadas Es el enlace entre Metales con átomos metálicos no metales en los sólidos, en los que los iones metálicos positivos están en una formación en tercera dimensión regular (fija), y donde los electrones de valencia, unidos con debilidad, pueden moverse libremente por todo el cristal. 13 Partíc átomo Todos sólido ej Hg El pun fusión amplia 28°C Si con electri como s cuand fundid no en Es inso disolve polare alguno reacci con ác alguno en agu NOMENCLATURA Funciones químicas de los compuestos ◊ compuestos binarios ◊ contienen oxígeno: óxidos, anhídridos y peróxidos ◊ contienen hidrógeno: hidruros y hidrácidos ◊ no contienen oxígeno ni hidrógeno: sales binarias y haluros no metálicos ◊ compuestos ternarios ◊ hidróxidos ◊ ácidos ternarios ◊ sales ternarias ◊ compuestos poli atómicos ◊ sales ácidas ◊ sales dobles NUMEROS O ESTADOS DE OXIDACIÓN ◊ el número o estado de oxidación de un elemento libre o en estado no combinado es siempre cero ◊ la suma algebraica de los números de oxidación de todos los átomos en la fórmula es igual a cero ◊ el número de oxidación de un Ion es igual a la carga de un Ion ◊ la suma de los números de oxidación de los átomos en un Ion poli−atómico debe ser siempre igual a la carga del Ion. Algunos números de oxidación: Grupo Familia 1A 2A 3A 4A 5A 6A Valencias 1 (El H también Alcalinos −1) Alcalinotérreos 2 Térreos 3 2, 4 (El C Carbonoideos también −4) Nitrogenoideos −3 1,3,5 Anfígenos −2 2,4,6 El O sólo −2, −1(peróxidos) y 14 7A Halógenos 0 2 (con el F) −1 1,3,5,7 El F sólo −1 0 Gases nobles CN− (cianuro) −1 Iones NH4+ 1 (amonio) Esquema de formulación. Este esquema es sólo nemotécnico, y no indica la forma real de obtención de cada compuesto. Tradicional. Los óxidos se denominan con el término óxido y el nombre del metal acabado en oso si es que tiene una valencia menor o ico si es que tiene una valencia mayor. Los anhídridos se nombran con el término anhídrido y el nombre del no metal, acabado en: a/ oso o ico (en el caso de dos valencias) b/ hipo−no metal−oso, oso, ico (tres valencias) c/ hipo−no metal−oso, oso, ico, per−no metal−ico (si tienecuatro valencias). Stock. Se nombran con el término óxido de, seguido del nombre del metal o no metal, y a continuación, entre paréntesis, el número de oxidación de éste. UIQPA Se escribe el prefijo indicativo del número de átomos de oxígeno, le sigue del término óxido de, y a continuación el prefijo correspondiente al número de átomos del metal o no metal, y su nombre. Ejemplos: Enlace Tradicional Óxido Fe2O3 férrico Óxido CaO cálcico Anhídrido Cl2O3 cloroso Stock Óxido de hierro (III) Óxido de calcio Óxido de cloro (III) UIQPA Trióxido de dihierro Óxido de calcio Trióxido de dicloro 15 Tradicional Stock Sufijos UIQPA Oso: que indica que el elemento se encuentra con un número Se indica la de oxidación carga positiva menor de un mismo elemento entre Ico: que indica paréntesis que el elemento se encuentra con un número de oxidación mayor Fe2+ + O2− Fe −é −−−− Fe2+ −−− Ion −−− FeO − Oxido ferroso hierro (II) ejemplos Cu − é −−− Cu+ −−− Ion cobre (I) Fe3+ + O2− −−− Fe2O3 − Oxido férreo REGLAS PARA ESCRIBIR FÓRMULAS: ◊ en la fórmula se escribe primero el constituyente positivo (catión) y después el negativo (anión). Se el compuesto contiene mas de un elemento electropositivo o mas de un elemento electronegativo en cada caso se deberán escribir los símbolos en orden alfabético ◊ escribe el símbolo del catón con su número de oxidación, colocando el del catión como subíndice del anión y viceversa = = ◊ se simplifica la fórmula enumerando signos, números iguales, se simplifican los números que quedan como sub−niveles y tienen el mismo común divisor. ANIONES POLIATÓMICOS OXIANIONES: son aniones poliatómicos que contienen oxígeno Cuando un elemento forma solo dos aniones: el nombre del que contiene menos oxígeno termina en ito: 16 NO2− Ion nitrito NO3− Ion nitrato SO32− Ion sulfito SO42− Ion Sulfato Cuando la serie de aniones de un elemento dado se amplia a tres o cuatro miembros como los oxianiones de los halógenos, también se emplean prefijos ⋅ el prefijo hipo (abajo en griego) indica menos oxígeno ⋅ el prefijo por indica más oxígeno −oxigeno Ion hipoclorito (un ClO− Ion menos que el clorito) Ion clorito (un Ion ClO2− de oxígeno menos que el clorito) ClO3− Ion clorato Ion perclorato (un ClO4− Ion más que el clorato) Prefijo ITO El prefijo ito indica la presencia del azufre (S) en vez del oxígeno: SO42− CON− S2O32− SCN− Ion Sulfato Ion Cianito Ion trisulfato COMPUESTOS BINARIOS Oxígeno + Metal Oxígeno + ANHÍDRIDOS No Metal CaO Oxido de Calcio SO2 Anhídrido Sulfoso Na2O2 Peróxido PEROXIDOS O2 de sodio Hidrógeno + NaH Hidruro de HIDRUROS Metal Sodio Hidrógeno + HCl Ácido HIDRÁCIDOS No Metal Clorhídrico Metal + No CaBr2 Bromuro de SAL BINARIA Metal Calcio OXIDOS 17 HALUROS NO No Metal + METALES No Metal PCl3 Cloruro de fósforo (III) oxidos: oxido básico o metálico: oxígeno + metal anhídridos: los que no tienen hidrógeno: oxido ácido o anhídrido: oxígeno + no metal ejemplos: tradicional Oxido de CaO Calcio Oxido FeO2 Ferroso stock Oxido de Calcio Oxido de Fierro (II) Oxido de Fe2O3 Oxido Férrico Fierro (III) Anhídrido Oxido de SO2 Sulfoso Azufre (II) Anhídrido Oxido de SO3 Sulfúrico Azufre (III) UQPA Oxido de Calcio Oxido de Fierro (II) Trióxido de Fierro Dióxido de Azufre Trióxido de Azufre Elementos con 3 valencias Elementos con 4 valencias ............. −ico Per−........−ico ............. −oso ............. −ico Hipo− .... −oso ............. −oso Hipo− .... −oso Elementos con 2 valencias Elementos con 1 valencia ..........−ico .............−ico ...........−oso CO−2 −−− Oxido Carbonoso Oxido de Carbón CO2 −−− anhídrido carbonoso Óxido de carbón (II) 18 Peróxidos ⋅ son los óxidos más ricos en Oxígeno ⋅ se nombran cuando la primera palabra genérica de peróxido y a continuación el nombre del metal ej. Na2O2 Peróxido de sodio CaO2 Peróxido de Calcio BaO2 Peróxido de Bario Hidruros: ⋅ es la unión del hidrógeno con un metal ⋅ en ellos el hidrógeno presenta el número de oxidación −1 HIDRURO = HIDRÓGENO + METAL Ejemplos: NaH Hidruro de sodio CaH2 Hidruro de Calcio Hidrácidos: Hidrácidos = Hidrógeno + No Metal Ej. Cl− Ión Cloruro HCl Ácido Clorhídrico Sal Binaria: Sal binaria o haloidea = Metal + No Metal Ej: KF Floruro de Potasio NaCl Cloruro de Sodio MgI2 Yoduro de Magnesio CaBr2 Bromuro de Calcio Al2S3 Sulfuro de Aluminio FeCl2 Cloruro de Fierro (II) o Cloruro Ferroso 19 FeCl3 cloruro de fierro (III) o Cloruro Férrico Haluros no metales Combinación entre dos no metales: No metal + No metal Ej. PCl3 Cloruro de fósforo (III) /Tricloruro de Fósforo PCl5 Cloruro de fósforo (V) / Pentacloruro de fósforo CS2 sulfuro de carbono / Disulfuro de carbono 20