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Unidad 3 Curso: Química General 1 Mtra. Norma Mónica López.

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Page 1: Curso La química y su didáctica I - UNAMdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/apuntesU3_23436.pdf¿Qué tipo de fuerzas que hay que vencer o superar para que se sublime el yodo? SUSTANCIA

Unidad 3

Curso: Química General 1 Mtra. Norma Mónica López.

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Interacciones eléctricas

De atracción +, -

De repulsión +, + ó -,-

Entre Átomos de una misma molécula

Moléculas vecinas

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ENLACE QUÍMICO

Siempre que dos átomos o iones están unidos fuertemente entre sí, decimos que hay un enlace químico entre ellos. Estas son interacciones intramoleculares.

Cuando se trata de interacciones entre moléculas, hablamos de enlaces intermoleculares.

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Enlace químico…

Enlace iónico: fuerzas electrostáticas que existen entre iones con cargas opuestas. Se da entre metales y no metales (excepto los gases nobles). Ejemplos: NaCl, CuSO4, KI, Pb(NO3)2, LiOH.

Enlace covalente: se forma cuando dos átomos comparten uno o más pares de electrones para enlazarse. Se da entre elementos no metálicos. Ejemplos: I2, CH4, H2O, SiO2, O2, HCl, Cn –grafito, diamante-.

Enlace metálico: cada átomo de un metal está unido a varios átomos vecinos; los electrones de enlace se encuentran relativamente libres para moverse a través de los “cores” dispuestos en capas tridimensionales.

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MODELOS DE ENLACE

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Modelos de Enlace

¿Por qué el NaCl es soluble en agua?

¿ Por qué flota el hielo?

¿Por qué no se funde la sal de mesa al calentarla y el azúcar sí?

¿Por qué el cobre es maleable y buen conductor de la electricidad?

¿Por qué son miscibles el agua y el etanol?

¿Por qué podemos quitar las manchas de grasa con éter?

¿Hay enlaces entre moléculas no polares? ¿Por qué?

¿Qué tipo de fuerzas que hay que vencer o superar para que se

sublime el yodo?

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SUSTANCIA TEMPERATURA DE FUSIÓN oC

Cloruro de sodio 800

Azufre 119

Oro 1060

Diamante 3823

Nitrato de potasio 333

Glucosa 185

Cobre 1084.15

Dióxido de silicio 1713

Platino 1768

Fenol 43

Carbonato de sodio 851

Yodo 111.7

Naftaleno 80

Sulfato de cobre pentahidratado 650 (se descompone)

Yoduro de potasio 677

Carburo de silicio Sublima a 2700

Para dicloro benceno Aprox 50

Plata 970

Tabla 1. Temperaturas de fusión de algunas sustancias

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SUSTANCIA TEMPERATURA

DE FUSIÓN (oC)

¿Conduce

la

corriente

en estado

sólido?

¿Es

soluble en

agua?

¿Conduce

en

disolución

acuosa?

Cloruro de sodio 800 No Sí Sí

Oro 1060 Sí No ----

Diamante 3823 No No ----

Cobre 1084.15 Sí ----

Nitrato de potasio 333 No Sí Sí

Dióxido de silicio 1713 No No ----

Platino 1768 Sí No ----

Carbonato de

sodio 851 No Sí Sí

Sulfato de cobre

pentahidratado

650 (se

descompone) No Sí Si

Yoduro de potasio 677 No Sí Sí

Carburo de silicio Sublima a 2700 No No ----

Plata 970 Sí No ----

Tabla 2. Algunas propiedades de sustancias con temperatura de fusión elevada

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SUSTANCIA

TEMPERA

TURA DE

FUSIÓN

(oC)

¿Conduce

la corriente

en estado

sólido?

¿Es soluble

en agua?

¿Conduce

en

disolución

acuosa?

Azufre 119 No No No

Glucosa 185 No Sí No

Fenol 43 No No No

Yodo 111.7 No No No

Naftaleno 80 No No No

p-diclorobenceno Aprox 50 No No No

Tabla 3. Algunas sustancias con temperatura de fusión baja (menor a 300oC)

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Fuerzas Intramoleculares

Fuerzas de atracción

intramoleculares

Enlace iónico

Enlace covalente

Enlace metálico

puro

polar

coordinado

(átomo-átomo)

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Modelo de enlace iónico

Solubles en disolventes polares

Conducen la electricidad fundidos o en disolución

Altas temperaturas de fusión y ebullición

Duros pero frágiles

No conducen en estado sólido

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Analogía Enlace iónico

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Cloruro de sodio

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PROCESO DE SOLVATACIÓN (Hidratación)

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Justificación del modelo

El enlace iónico es muy fuerte ya que cada ion es causante de fuerzas eléctricas en todas direcciones.

La falta de conductividad de estas sustancias en estado sólido se explica porque los iones no pueden moverse en la red y por lo tanto no pueden conducir la corriente eléctrica.

Al disolverse en agua o al fundirlas, los iones se liberan de la red y pueden desplazarse transportando su carga eléctrica, por lo tanto pueden conducir la electricidad.

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Justificación del modelo

El establecimiento de la red iónica explica también que estos compuestos presenten elevados puntos de fusión y ebullición.

Son sólidos frágiles porque al desplazar los iones y enfrentarlos a otros del mismo signo se traduce en inestabilidad del sistema electrostático y por lo tanto en una relativa facilidad de ruptura del cristal.

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Fragilidad de algunos compuestos iónicos

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Compuestos iónicos

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Modelo de enlace covalente (moléculas)

Pueden ser gases, sólidos o líquidos

Temperatura de fusión y de ebullición bajas

Son ejemplos la glucosa, el fenol, el azufre, el yodo, el oxígeno y el dióxido de carbono.

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Compuestos moleculares

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Analogía Enlace covalente puro

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Analogía Enlace covalente polar

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Modelo de enlace covalente (redes)

Sólidos de alta temperatura de fusión

No conducen la corriente ni en estado sólido ni fundidos

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Fulereno C60

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Redes covalentes

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Redes covalentes

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Redes covalentes

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Redes covalentes

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Modelo de enlace metálico

Conducen la electricidad en estado sólido

Su conductividad disminuye al aumentar la temperatura

Son dúctiles y maleables

Altas temperaturas de fusión y de ebullición

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Metales

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Analogía Enlace metálico

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Fuerzas intermoleculares

Ion-dipolo

Dipolo-dipolo

Dipolo-dipolo inducido

Puentes de hidrógeno

Fuerzas de dispersión de London

Fuerzas de Van der Waals

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Fuerzas Intermoleculares

Fuerzas de atracción intermoleculares

(molécula-molécula)

dipolo - dipolo dipolo – dipolo inducido

ión - dipolo Fzas de dispersión de London (momento dipolo instantáneo)

Puente de H

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Fuerzas intermoleculares

¿De qué manera se originan?

Entre moléculas polares, los extremos con cargas opuestas se

orientan de manera que las cargas positivas parciales queden cerca de

las cargas negativas parciales. Debido a que las moléculas están en

constante movimiento, dicha orientación no es perfecta (líquidos y

gases).

A este tipo de interacciones electrostáticas se les conoce como

atracciones dipolo-dipolo.

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Hasta los átomos no combinados y las moléculas no polares

experimentan atracciones débiles. De acuerdo con Fritz London, cuando los

electrones se mueven dentro del átomo o molécula, su movimiento es un poco

aleatorio de manera que en un instante puede haber más electrones en un lado

de la partícula que en otro. A esto se le llama dipolo instantáneo. El dipolo

instantáneo induce un dipolo en su vecino y se atraen mutuamente, dichas

atracciones se conocen como fuerzas de London.

Fuerzas intermoleculares

FUERZAS DE LONDON

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ION – DIPOLO

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Dipolo - dipolo

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Dipolo – dipolo inducido

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Fuerzas intermoleculares

Puentes de Hidrógeno

Una atracción dipolo-dipolo particularmente fuerte ocurre entre

moléculas en las cuales un Hidrógeno está enlazado en forma covalente

con un elemento muy pequeño y muy electronegativo (F, O, N). Se forman

entonces moléculas muy polares en las que un pequeño átomo de

Hidrógeno lleva una carga positiva que fácilmente se puede aproximar al

extremo negativo de un dipolo cercano.

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Fuerzas intermoleculares

Puentes de Hidrógeno

O

H

H

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Puentes de hidrógeno

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Puentes de hidrógeno en el agua

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Puentes de hidrógeno en el hielo

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Fuerzas de dispersión de London

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Cómo determinar fuerzas intermoleculares

Tomado de Brown, Química, la ciencia central, 9ª ed, p. 417.

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En resumen…

Tipo de enlace

Características a nivel atómico

Características a nivel

macroscópico

Propiedades de la materia que

explica

Ejemplo de sustancias

IÓNICO

COVALENTE PURO

(MOLECULAR)

COVALENTE PURO

(RETICULAR)

COVALENTE POLAR

METÁLICO

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SUSTANCIAS

glucosa

Conduce la corriente en

estado sólido. Insolubles

en agua

Alta temperatura de fusión

S8

naftaleno

para-dicloro

benceno

Au Ag Pt

NaCl

SiO2 diamante SiC

KNO3 KI

CuSO4

Na2CO3

Conducen la corriente en disolución

acuosa. No conducen sólidos

Baja temperatura de

fusión

No conduce sólido e insoluble

en agua