Capítulo 4. El enlace iónico
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Capítulo 4. El enlace iónico 1.- El enlace químico: conceptos generales y tipos de enlace 2.- Símbolos de Lewis y Regla del octeto 3.- Enlace iónico 3.1.- Formación de compuestos iónicos 3.2.- Energía reticular de compuestos iónicos Ciclo de Born-Haber Energía reticular y fórmulas de los compuestos iónicos Iones de metales de transición Iones poliatómicos 3.3.- Características de los compuestos iónicos Estructuras cristalinas Estructura cristalina del NaCl Otras estructuras cristalinas Propiedades de los compuestos iónicos Química 1º ITA/rmt/Curso2004-2005 1.- El enlace químico: conceptos generales y tipos de enlace Enlace químico Medio por el cual se mantienen unidos los átomo para formar moléculas o compuestos Enlace iónico Fuerzas electrostáticas que existen entre iones con carga opuesta Enlace interacciones débiles Puentes de hidrógeno Fuerzas de Van der Waals Tipos de enlace Enlace metálico Átomo metálico unido con varios átomos y electrones libres en la estrutura trideimensional Enlace covalente Dos átomos comparten electrones Química 1º ITA/rmt/Curso2004-2005 2.- Símbolos de Lewis y Regla del octeto Electrones de valencia Electrones que participan en los enlaces químicos Símbolos de electrón-punto También se denominan Símbolos de Lewis y consiste en el símbolo químico del elemento más un punto por cada electrón de valencia Los puntos se colocan en los cuatro lados del simbolo atómico Cada lado puede dar cabida a dos electrones como máximo Los cuatro lados son elquivalentes La colocación de los electrones de uno en uno es arbitraria Regla del octeto Los átomos tieden a ganar, perder electrones o compartir electrones hasta estar rodeados de 8 electrones de valencia como los gases nobles Un octeto de electrones puede visualizarse como cuatro pares de electrones de valencia dispuestos alrededor del átomo Química 1º ITA/rmt/Curso2004-2005 3.- Enlace iónico 3.1.- Formación de un compuesto iónico Na(s) + ½ Cl2(g) J NaCl(s) ∆Hfº = -410,9 kJ/mol Utilizando los símbolos de electrón-punto Na + Cl J Na+ + [ Cl ]Na 1s22s22p63s1 Na+ 1s22s22p6 Cl 1s22s22p63s23p5 [ Cl ]- 1s22s22p63s23p6 Química 1º ITA/rmt/Curso2004-2005 3.2.- Energía reticular de los compuestos iónicos Ciclo de Born-Haber (I) Energía reticular Energía necesaria para separar completamente un mol de un compuesto iónico sólido en sus iones en estado gaseoso Cálculo teórico Ley de Coulomb La energía potencial (E) entre dos iones es directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional a la distancia que las separa + QNa QCl E=k r − Cálculo experimental Ciclo de Born-Haber Relaciona las energía reticulares de los compuestos iónicos con las energías de ionización, afinidad electrónica y otras propiedades atómicas y moleculares Se basa en Ley de Hess Si una reacción se lleva a cabo en una serie de etapas, la entalpía de la reacción será igual a la suma de las variaciones de entalpía de cada una de las etapas individuales Química 1º ITA/rmt/Curso2004-2005 Ciclo de Born-Haber (II) Etapas de formación del sólido iónico LiF 1) Sublimación del litio sólido a vapor 2) Disociación de ½ mol de F2 gaseoso en átomos de F gaseosos 3) Ionización de 1 mol de átomos de Li gaseoso 4) Adición de 1 mol de electrones a 1 mol de átomos de F gaseosos 5) Combinación de 1 mol de Li+ a 1 mol de F- para formar 1 mol de LiF ∆H o global Li+(g) + F-(g) ∆Hº5 = -328 kJ ∆Hº3 = 520 kJ ∆Hº5 = -1017 kJ Li(g) + F(g) ∆Hº1 = 155 kJ ∆Hº2 = 75 kJ Li(s) + ½ F2(g) Li F(s) ∆Hºglobal = -594,1 kJ = ∆H + ∆H + ∆H + ∆H + ∆H o 1 o 2 o 3 o 4 o 5 ∆H 50 = −594,1kJ − 155,2kJ − 75,3kJ − 520kJ + 328kJ = −1017kJ Energía reticular LiF=1017kJ/mol Química 1º ITA/rmt/Curso2004-2005 Energía reticular y fórmulas de los compuestos iónicos Compuesto LiF LiCl LiBr LiI NaCl NaBr NaI KCl KBr KI MgCl2 Na2O MgO Energía reticular (kJ/mol) 1017 828 787 732 788 736 686 699 689 632 2527 2570 3890 Punto de fusión (ºC) 845 610 550 450 801 50 662 772 735 680 714 Sub. (1275) 2800 XCuanto mayor es la energía reticular más estable es el sólido iónico XLa atracción electrostática entre iones con carga doble es mayor que la atracción entre iónes de sólo una carga Química 1º ITA/rmt/Curso2004-2005 Iones de metales de transición Los metales de transición no cumplen la Regla del Octeto para la formación de iones Las energías de red de compuestos iónicos de metales de transición son suficientemente grandes para compensar pérdidas de hasta 3 e- para formar el catión Al formar iones los metales de trasición pierden primero los electrones s de la capa de valencia y luego tantos electrones como son necesarios para conseguir la carga del ion Iones poliatómicos Por ejemplo NH4+ CO32- SO42- NO3- Química 1º ITA/rmt/Curso2004-2005 3.3.- Características de los compuestos iónicos Estructura cristalina Sólido cristalino Es el que posee un ordenamiento estricto y regular, es decir, sus átomos, moléculas o iones ocupan posiciones específicas en los que se denomina red cristalina tridemensional Celda unidad Unidad estructural repetida de un sólido cristalino Índice de coordinación Número de partículas que rodean a otra en una red cristalina Punto reticular Posición que ocupa cada partícula en una red cristalina tridimensional Cristal iónico Tipo de sólido cristalino que tiene dos características que lo definen: -Están formados por especies cargadas -Los aniones y cationes tienen diferentes tamaños Química 1º ITA/rmt/Curso2004-2005 Estructura cristalina del NaCl Estructura de red cúbica centrada en la cara para Na+ y ClPosición Centro Celda unidad Índice de coordinación 6 Fracción átomo 1 Cara 1/2 Arista 1/4 Esquina 1/8 Química 1º ITA/rmt/Curso2004-2005 Otras estructuras cristalinas CsCl Cúbica simple ÍC=8 ZnS S2- ccc CaF2 Ca2+ ccc Química 1º ITA/rmt/Curso2004-2005 Propiedades de los compuestos iónicos Duros y quebradizos Alto punto de fusión Baja conductividad Solubles en disolventes polares e insolubles en apolares En fundido y en disolución conducen la electricidad Disolución Depende de las interacciones disolvente-disolvente soluto-soluto disolvente-soluto Se produce en tres etapas 1) Separación de partículas de disolvente 2) Separación de partículas de soluto 3) Mezcla de las partículas de disolvente con las partículas de soluto Química 1º ITA/rmt/Curso2004-2005
