curso la química y su didáctica i -...
TRANSCRIPT
Unidad 3
Curso: Química General 1 Mtra. Norma Mónica López.
2
Interacciones eléctricas
De atracción +, -
De repulsión +, + ó -,-
Entre Átomos de una misma molécula
Moléculas vecinas
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.
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.
5
MODELOS DE ENLACE
6
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?
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
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
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)
10
Fuerzas Intramoleculares
Fuerzas de atracción
intramoleculares
Enlace iónico
Enlace covalente
Enlace metálico
puro
polar
coordinado
(átomo-átomo)
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
12
Analogía Enlace iónico
Cloruro de sodio
PROCESO DE SOLVATACIÓN (Hidratación)
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.
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.
Fragilidad de algunos compuestos iónicos
Compuestos iónicos
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.
Compuestos moleculares
21
Analogía Enlace covalente puro
22
Analogía Enlace covalente polar
Modelo de enlace covalente (redes)
Sólidos de alta temperatura de fusión
No conducen la corriente ni en estado sólido ni fundidos
Fulereno C60
Redes covalentes
Redes covalentes
Redes covalentes
Redes covalentes
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
Metales
32
Analogía Enlace metálico
Fuerzas intermoleculares
Ion-dipolo
Dipolo-dipolo
Dipolo-dipolo inducido
Puentes de hidrógeno
Fuerzas de dispersión de London
Fuerzas de Van der Waals
34
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
35
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.
36
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
ION – DIPOLO
Dipolo - dipolo
Dipolo – dipolo inducido
40
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.
41
Fuerzas intermoleculares
Puentes de Hidrógeno
O
H
H
Puentes de hidrógeno
Puentes de hidrógeno en el agua
Puentes de hidrógeno en el hielo
Fuerzas de dispersión de London
Cómo determinar fuerzas intermoleculares
Tomado de Brown, Química, la ciencia central, 9ª ed, p. 417.
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
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