BLOQUE I: UNIONES QUÍMICAS. 1.- TIPOS DE UNIONES: INTERMOLECULARES E INTRAMOLECULAREs.

BLOQUE I: UNIONES QUÍMICAS.
1.- TIPOS DE UNIONES: INTERMOLECULARES E INTRAMOLECULAREs.
Fí jate en el dibujo inferior. R epresenta unas cuantas moléculas de un
compuesto, por ejemplo agua. Cada molécula está formada por tres átomos
unidos entre ellos. Pero, además, cada molécula está unida a sus vecinas con
otros enlaces. De manera que hay dos tipos de uniones:
Las uniones entre átomos diferentes dentro de una misma molécula. Se
denominan uniones intramoleculares (están dentro de cada molécula).
Las uniones entre
intermoleculares.
moléculas
vecinas.
Se
denominan
uniones
A
B
1.- En el dibujo anterior hay dos tipos de uniones: las de tipo A y las de tipo B.
Di qué tipo es el que corresponde a cada una de las frases:
1.- Enlaces entre átomos de una
misma molécula
2.- Enlaces entre moléculas
diferentes.
3.- Si se rompen esos enlaces, la
sustancia deja de ser lo que era.
4.- Si se rompen esos enlaces, la
sustancia sigue siendo la misma
sustancia.
A
A
5.- Se pueden romper, por
B
ejemplo, calentando la sustancia.
6.- Se pueden romper, por
A
ejemplo, en la electrólisis.
7.- No existen en los gases.
B
B
8.- Se rompen en la ebullición.
B
B
2.- Completa las siguientes frases colocando "intramoleculares" o
"intermoleculares" según corresponda:
a.- Los enlaces .Intramoleculares.. son los responsables de las
uniones entre átomos dentro de una misma molécula.
b.- Si los enlaces .Intermoleculares.. son muy fuertes, será muy difícil
romper la molécula en sus átomos constituyentes.
c.- Si los enlaces ..Intermoleculares.. son muy débiles será muy fácil
pasar la sustancia de sólido a líquido.
d.- Ya viste que el éter pasa a vapor a temperaturas más bajas que el
agua. Por eso puede decirse que los enlaces . Intermoleculares. del
éter son más ..débiles. que los del agua.
e.- En la pág. 40 del libro aparecen los puntos de fusión y de
ebullición de la sal (801 ºC y 1413 º). Son bastante más altos que los
correspondientes puntos del agua y también más altos que el del
azúcar (180º). Por ello podrá afirmarse que los enlaces
..Intermoleculares.. de la sal
son más ..fuertes.. que los
correspondientes enlaces . Intermoleculares del azúcar.
f.- Las uniones entre dos átomos de distintos elementos para formar
un compuesto se llaman enlaces .Intramoleculares.
3.- Ya sabes que la fórmula del metano es así: CH4.
H
H C H
H
H
H C H
H
a.- Los enlaces entre un átomo de C y un átomo de H dentro de una molécula
son del tipo _Intramolecualres__.
b.- Los enlaces entre dos moléculas diferentes de metano son del tipo
Intermoleculares.
c.- El punto de ebullición del metano es -160ºC. Eso quiere decir que a
temperatura ambiente (unos 20 ºC) no existe alguno de los enlaces dibujados.
¿Cuál? El intermolecular
2.- Regla del octete.
Acabas de ver con algún detalle algo queya sabias: Los átomos que
constituyen una molécula están unidos entre ellos. Las uniones entre los
átomos que constituyen una molécula se denominan enlaces intramoleculares.
¿Cómo son esas uniones? Vamos a verlo en esta sección.
Primeramente has de saber que, en primera aproximación , todos los átomos
tienen tendencia a tener 8 (ocho) electrones en su última capa (a no ser que la
últiam capa sea la capa 1 en cuyo caso no podrá haber 8 electrones puesto
que solamente caben 2). Esta regla se conoce como regla del octete. Más
adelante verás que tiene muchas excepciones (átomos que "se conforman" con
un número diferente de 8 electrones).
¿Recuerdas dónde estaban situados los gases nobles? Todos ellos tienen 8
electrones en su última capa. Por eso, los gases nobles (He, Ne, Ar, Kr, Xe,
Rn) no necesitan unirse con ningún otro átomo para conseguir su octete. Por
ello es muy difícil obtener compuestos de alguno de los gases nobles.
4.- En qué grupo de la tabla periódica están alojados los elementos más
estables?
5.- Los elementos más estables se caracterizan por que no forman uniones
Intramoleculares. con los átomos de ningún otro elemento.
6.- Aquí te pongo los números atómicos de algunos de los elementos estables.
Escribe al lado sus configuraciones electrónicas:
He
Ne
Ar
Kr
Xe
2
10
18
36
54
2
2,8
2,8,8
2,8,18,8
2,8,18,18,8
.
Hay alguna característica común a casi todas las configuraciones? Enúnciala:
Todos los elementos del grupo ..18 (halógenos).. tienen ...8.... electrones en
su última capa, menos el ..He...... que solamente tiene ....2.... por que no le
caben más.
7.- ¿Qué pueden hacer los siguientes elementos para alcanzar estructura
electrónica de gas noble?
Na
Cl
H
Ca
F
C
O
Mg
Al
S
Z
11
17
1
20
9
6
8
12
13
16
Configuración electrónica
2,8,1
2,8,7
1
2,8,8,2
2,7
2,4
2,6
2,8,2
2,8,3
2,8,6
PERDER
ELEC.
1
7
1
2
7
4
6
2
3
6
GANAR
ELECT.
7
1
1
6
1
4
2
6
5
2
LO MÁS
PROBABLE
Perder 1
Ganar 1
Perder 1
Perder 2
Ganar 1
Perder/Ganar 4
Ganar 2
Perder 2
Perder 5
Ganar 2
8.- Si un átomo gana electrones, acabará teniendo un número de protones
.menor que de electrones, y por eso se dirá que es un ión negativo (anión)
9.- Si un átomo pierde electrones, acabará teniendo un número de protones
mayor que de electrones, y por eso se dirá que es un ión positivo (catión)
Formación de los enlaces iónicos.
F
Z=9
Mg
Z=12
F
Z=9
Imagínate que un recipiente se introduce un poco de flúor (Z = 9) y otro poco
de magnesio (Z = 12).
Las configuraciones electrónicas de los átomos de cada uno de esos
elementos son así:
F : 2-7
Mg: 2-8-2
Qué tenderá a hacer cada uno de los átomos de F y de Ca para alcanzar
estructura electrónica estable?
Los átomos de F tienen necesidad de ganar 1 electrón.
Los átomos de Mg tienen necesidad de perder 2 electrones.
Para armonizar esas tendencias, cada átomo de Mg transferirá 2 electrones a
dos átomos de F, de modo que cada átomo de Mg quedará con dos cargas
positivas y cada átomo de F quedará con una carga negativa:
F + 1e- --> FMg - 2 e- --> Mg2+
F + 1e- --> FDe ese modo, los átomos de F se convertirán en iones negativos también
denominados aniones. Los átomos de Mg se convertirán en iones positivos
también denominados cationes.
Las ecuaciones de formación de los iones son:
Mg - 2e- --> Mg2+
F + 1 e- --> FPero para equilibrar el número de leectornes que pierde al átomo perdedor con
los leectrnes que ganan los átomos ganadores, es evidente que habrá que
multiplicar por 2 la ecuación de abajo:
Mg - 2e- --> Mg2+
2F + 2 e- --> 2F-
Después de la transferencia de los electrones sucederá que entre los iones
positivos y negativos que se han formado surgirán atracciones electrostáticas.
Esas fuerzas atractivas serán el enlace iónico: entre iones de distinta carga
eléctrica.
Finalmente, en el compuesto resultante sucederá que por cada 1 átomo
(mejor, catión) de Mg2+, habrá 2 átomos (mejor, aniones) de F-. Podrá
decirse que la fórmula molecular del fluoruro cálcico será así: MgF2.
Ya ves que en cada molécula hay dos átomos (mejor dicho, dos iones) de flúor
y un átomo (mejor dicho, un ión) de magnesio. Cada átomo de F pesa 19 umas
y cada átomo de Mg pesa 40 umas. Son los pesos atómicos. Aunque los iones
tengan algún electrón de más o de menos, sus pesos seguirán siendo los
mismos: Has de recordar que la masa de los electrones es despreciable.
Por eso se podrá decir que en el fluoruro cálcico sucede que ...
Frase I: En cada 62 umas de fluoruro de magnesio
magnesio y 38 umas de fluor.
hay 24 umas de
Frase II: Por cada 62 gramos de fluoruro de magnesio hay 24 gramos de
magnesio y 38 gramos de fluor.
Mg F2
24 38
62
10.- Realiza el mismo proceso para averiguar la composición del compuesto
que se forman cuando se unen el oxígeno con el aluminio. Para ello:
a.- Consulta sus números atómicos.
b.- Escribe sus configuracioes electrónicas.
c.- Escribe las ecuaciones de ganancia/pérdida de electrones.
d.- Busca la fórmula del compuesto resultante. Al2O3
e.- Haz los cálculos necesarios.
11.- Calcula cuántos gramos de aluminio y cuántos de oxígeno hay en 763
gramos de óxido de aluminio. (403,94 g de Al; 359,05 g de O)
4.- Las uniones entre moléculas diferentes en los compuestos iónicos:
El cloruro sódico es una sustancia muy parecida al fluoruro de magnesio.
Cuando se juntan cloro y sodio, cada átomo de cloro arrebata un electrón a
cada átomo de sodio, formándose iones Cl- (aniones) y iones Na+ (cationes).
El dibujo inferior representa unas cuantas moléculas de cloruro sódico. En él se
han representado los iones Cl- y los iones Na+. Observa que no hay ninguna
diferencia entre las uniones intermolecualres y las uniones intramoleculares. En
ambos casos se trata de atracciones electrostáticas idénticas.
+
-
+
-
-
+
-
+
+
-
+
-
12.- En los compuestos iónicos ¿son más fuertes los enlaces intramoleculares
o los intermoleculares? Son iguales.
13.- ¿A qué son debidas las uniones entre moléculas vecinas en una sustancia
iónica? Atracciones electrostáticas entre iones de signos contrario.
El enlace iónico solo se puede formar en algunos casos. En otros casos
no es posible.
14.- La condición imprescindible para que pueda formarse un enlace iónico es
que (v/f):
a.- Todos los átomos que se van a unir tengan tendencia a dar electrones. F
b.- Todos los átomos que se van a unir tengan tendencia a coger electrones. F
c.- Unos de los átomos tengan tendencia a dar electrones y otros a coger
electrones. V
d.- Todos los dos átomos tengan tendencia a convertirse en aniones. F
e.- Todos los dos átomos tengan tendencia a convertirse en cationes. F
15.- Ten en cuenta que:
1.- Cada átomo de sodio tiene tendencia a ceder un electrón.
2.- Cada átomo de potasio tiene tendencia a ceder un electrón.
3.- Cada átomo de cloro tiene tendencia a arrebatar un electrón.
Di en cuáles de los siguientes casos será posible la formación de enlaces
iónicos:
a.- Entre dos átomos de sodio. No
b.- Entre dos átomos de cloro. No
c.- Entre átomos de sodio y átomos de potasio. No
d.- Entre átomos de cloro y átomos de potasio. Sí
e.- Entre dos átomos de potasio. No
Hay átomos que no pueden alcanzar su octete a través de enlaces iónicos.
Pero sí pueden hacerlo a través de otros tipos de enlaces.
El enlace covalente
Imágínate un recipiente que contenga solamente átomos de fluor. Su
configuración electrónica es 2-7. Observa cuál es el procedimiento que siguen
esos átomos para conseguir su octete:
B
A
Cada átomo de F tiene en su última capa 7 electrones y un hueco. Dos átomos
de F se aproximan hasta compartir dos electrones, de manera que un electrón
del átomo A "encaja" en el hueco del átomo B y un electrón del átomo B
"encaja" en el hueco del átomo A. De ese modo, cada uno de los dos átomos
de F consigue tener su octete.
Otra manera de representar lo descrito en el dibujo anterior es la siguiente:
F
F
Observa que en torno al símbolo de cada uno de los átomos se han dibujado
con puntos los electornes de su última capa. Cuando ya se ha formado el
enlace entre los dos átomos para constituir la molécula, los electrones
compartidos han quedado dibujados entre los dos átomos unidos.
Los electrones compartidos unen los dos átomos. Podriamos pensar que la
zona donde se hallan los electrones compartidos será una zona "muy
negativa". Por ser negativa, atraerá fuertemente a los núcleos (positivos) de
ambos átomos, con lo cual los mantendrá unidos.
+
-
+
16.- Tú mismo puedes ir dibujando los electrones en la formación de los
siguientes enlaces:
Molécula de cloruro de hidrógeno:
Molécula de Cloro ( Cl2 ):
Molécula de hidrógeno: (H2)
Molécula de oxígeno (O2)
Molécula de Nitrógeno (N2):
Molécula de dióxido de carbono (CO2):
Molécula de agua (H2O):
Molécula de Amoníaco (NH3):
Para representar los enlaces covalentes, se utilizan guiones. Cada guión
equivale a dos electrones compartidos entre los dos átomos enlazados.
He aquí la estructura de la molécula de butano:
17.- Comprueba el número de electrones que tiene cada átomo de C y cada
átomo de H
Las uniones intermoleculares en las sustancias con enlaces covalentes.
Imagínate un recipiente conteniendo moléculas de Cl2. No hay ninguna razón
para que entre dos molécuals vecinas surjan fuerzas atractivas. Por eso se dice
que, en las sustancias covalentes, las uniones intermolecualres son muy
débiles o inexistentes.
Comparando la fortaleza de los enlaces intermoleculares
intramoleculares en las sustancias iónicas y covalentes:
e
Observa el siguiente dibujo:
18.- Puedes completar el siguietne cuadro utilziadno las palabras fuertes, muy
fuertes, débiles,.
SUSTANCIAS
IÓNICAS
SUSTANCIAS
COVALENTES
Enlaces intramoleculares
Enlaces intermoleculares
5.- Las propiedades de las sustancias iónicas: descripción y explicación.
A.- Los puntos de fusión y ebullición:
Los cambios de estado (fusión, ebullicición, ...) afectan a los enlaces
intermoleculares. Esto ya lo sabias. Si un enlace intermolecular es muy fuerte,
habrá que suministrarle mucha energí apara romperlo (o debilitarlo). Eso
significará que esa sustancia fundiará y hervirá a altas temperaturas.
19.- Acabas de ver que
en los compuestos iónicos las uniones
intermoleculares son de igual naturaleza que las uniones intramoleculares.
También has visto que en las sustancias covalentes, las uniones
intermoleculares son muy débiles. A partir de ese dato, se podrán deducir las
siguientes propiedades:
a.- Los compuestos formados con enlaces iónicos funden a bajas
temperaturas.F
b.- Los compuestos formados con enlaces iónicos funden a altas temperaturas.
V
c.- Los compuestos formados con enlaces iónicos hierven a altas temperaturas.
V
d.- Los compuestos formados con enlaces iónicos hierven a bajas
temperaturas. F
e.- Cada ion positivo atrae a un solo ion negativo, formándose moléculas
aisladas. F
f.- Las sustancias covalentes pasarna fácilmente a estado gaseoso. V
g.- Las sustancias covalentes pasarán a estado gaseoso más fácilmente que
las sustancias iónicas. V
h.- Las sustancias covalentes tendrán altos puntos de fusión y de ebullición. F
20.- Observa los siguientas datos y trata de darles alguna explicación:
NaCl Cl2
Pto. Fusión ºC
801 -102
Pto. Ebullición ºC 1.413 -36
O2
-218
-182
N2
-210
-195
Agua
0
100
B.- El aspecto físico:
En los dibujos inferiores dibuja los enlaces que crees que hay entre los átomos
o los iones dibujados.
En el caso de la sustancia iónica, los enlaces unen a todas los iones. Formarán
una estructura ordenada. Será un cristal. La sustancia tiene aspecto cristalino.
Es lo que sucede con la sal.
En el caso de la sustancia covalente, las moléculas son muy independientes
unas de otras. No hay uniones (prácticamente) entre ellas. Las moléculas no
guardarán entre ellas ningún orden. Serán sustancias amorfas.
Cl
+
-
+
-
Cl
Cl
Cl
Cl
-
+
-
+
+
-
+
-
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
C.- La conductividad eléctrica:
Para que una sustancia sea conductora de la corriente eléctrica es necesario
que algunas paríclas cargadas eléctricamente puedan moverse y así transmitir
la electricidad de un punto a otro.
Las sustancias iónicas tienen partículas cargadas. Pero están muy fijadas, de
manera que no pueden moverse. Es imposible el transporte de cargas
eléctricas. Pero si la sustancia se disuelve o se funde (se debilitan las uniones)
cada ión ya podrá desplazarse. La suatcnai será conductora de la corriente
eléctrica.
Por el contrario, las sustancias covalente, no tienen partíuclas cargadas
eléctricamente. Aunque sus moléculas puedan moverse, no transportarán
carga eléctrica y por tanto no serán conductoras de la corriente eléctrica.
21.- Resumen de las propiedades de las sustancias iónicas. Redondea con un
círculo la opción correcta:
SUSTANCIAS IÓNICAS
Puntos de fusión y
Aspecto físico
Conductividad eléctrica
ebullición
Altos P. fusión y P. ebullición Cristalino
Siempre son conductoras
Bajos P. fusión y P. ebullición No-cristalino
Sólo en estado sólido
Sólo en estado líquido
(fundidas o disueltas)
No conducen nunca la
corriente.
SUSTANCIAS COVALENTES
Puntos de fusión y
Aspecto físico
Conductividad eléctrica
ebullición
Altos P. fusión y P. ebullición Cristalino
Siempre son conductoras
Bajos P. fusión y P. ebullición No-cristalino
Sólo en estado sólido
Sólo en estado líquido
(fundidas o disueltas)
No conducen nunca la
corriente.
El enlace metálico
Los átomos metálicos se enlazan de la siguiente manera:
Los átomos se disponen ordenadamente en los vértices de una red imaginaria.
Cada átomo se desprende de los electrones de su último nivel (que lo tenía
incompleto) y esos electrones los vierte en el centro de la red, donde
coincidirán con los electornes vertidos por los demás átomos.
En cada vértice quedará un ión positivo que tendrá sus niveles electrónicos
semejantes a los de los gases nobles.
En el centro de la red habrá un conjunto de electrones (nube electrónica) que
no pertenecen directamente a ninguno de los átomos sino que pertenecen a
todos los átomos simultáneamente. Serán electrones no ligados y que por tanto
podrán despzlarse por la red. Ellos serán lso responsables de la conductividad
eléctrica que presentan los metales.
20.- Señala diferencias entre las redes de los compuestos iónicos y las redes
de los metales.
VËRTICES
ESPACIO
INTERSTICIAL
E. IONICO
Iones + y -
E. METÄLICO
Iones +
Nada
Nube electrónica