ENLACES O UNIONES QUIMICAS

• QUE ENTIENDE POR UNION O ENLACE QUIMICO?.
• MEDIANTE NOTACION DE LEWIS ESCRIBA DOS EJEMPLOS DE UNION ELECTROVALENTE O IONICA.
• ENTRE QUE ELEMENTOS DE LA TABLA PERIODICA SE PUEDEN PRODUCIR UNIONES ELECTROVALENTES?.
• MEDIANTE LA NOTACION DE LEWIS ESCRIBA DOS EJEMPLOS DE UNION COVALENTE SIMPLE, COVALENTE DOBLE Y COVALENTE TRIPLE.
• MEDIANTE NOTACION DE LEWIS ESCRIBA DOS EJEMPLOS DE UNION COVALENTE COORDINADA O DATIVA.
• MEDIANTE EJEMPLO EXPLIQUE QUE ES POLARIDAD DE ENLACE.
• DEFINA MOMENTO DIPOLAR
• EXPLIQUE BREVEMENTE COMO SE PRODUCE LA UNION METALICA
• EXPLIQUE EN DOS EJEMPLO LA UNION POR PUENTE DE HIDROGENO.
• QUE SON LAS FUERZAS DE VAN DER WAALS
• Escriba la formula y la estructura de Lewis para a)Cloruro de hidrogeno, b)Amoniaco c)Ac. Sulfhidrico, d)Cloruro de bario.
• PORQUE EL AGUA ES LIQUIDA Y EL SULFURO DE HIDROGENO ES GAS
• ¿CUAL DE LAS SIGUIENTES SUSTANCIAS CONDUCEN LA CORRIENTE ELECTRICA, Y EN QUE CONDICIONES? a)ioduro de sodio , b)diamante, c)arena, d)manteca e)hierro .
• INDIQUE SI SE PUEDE DISOLVER EN AGUA : a)Un clavo de Hierro, b)Sal comun, c)Un trozo de vela, d)Una cucharada de manteca e)Un anillo de oro. Explique porque.

QUE ENTIENDE POR UNION O ENLACE QUIMICO?.
                Las uniones químicas, también llamadas enlaces químicos, "son los mecanismos que interpretan la unión química de los átomos que integran las moléculas".
                Para poder entender como se forman las sustancias y cuales son as fuerzas que mantienen unidos los átomos, es necesario recordar que los electrones del nivel exterior son los que forman los co0mpuestos químicos; es decir, son los que intervienen en los distintos tipos de uniones químicas y para eso es necesario recordar también, que no hay átomos con mas de ocho electrones en el ultimo nivel de energía.
                Los átomos con ocho electrones en el ultimo nivel de energía como el Ne, Ar y los demás elementos del grupo VIIIA de tabla periódica, con excepción del He (tiene dos electrones en su ultima capa, siendo igual un elemento estable); todos están imposibilitados de formar uniones con otros elementos. La mayoría de los átomos tienen menos de ocho electrones en el ultimo nivel y pueden formar con mayor o menor facilidad un compuesto químico.
                Se supuso que todos los átomos tienden a completar su nivel exterior, al combinarse con otros elementos, cediendo, tomando o compartiendo electrones de tal manera de cumplir con la regla del octeto.

MEDIANTE NOTACION DE LEWIS ESCRIBA DOS EJEMPLOS DE UNION ELECTROVALENTE O IONICA.
                En 1916, Lewis anuncio su teoría del octeto. Al combinarse y reaccionar los átomos entre si tienden a adquirir la estructura estable de gas noble mas próximo en la tabla periódica. La tendencias es tener ocho o dos electrones en su último nivel.
                La notación de Lewis "representan los electrones de valencia o sea a los electrones de la capa externa, que son los que intervienen en los enlaces químicos". Los mismos se representan de la siguiente manera: se colocan el símbolo del elemento y alrededor se colocan puntos que simbolizan el numero de electrones de valencia correspondiente a dicho elemento.

Ej.:

• Enlace ionioco o electrovalente:

Se produce como resultado de la atracción electrostática entre los iones de carga opuesta. Podemos decir, que se trata de una fuerza de atracción que mantiene unidos a los iones que se forman cuando los átomos transfieren electrones. Se realiza generalmente entre un elemento metálico y un elemento no metálico. Los compuestos así formados se llaman ionicos.

Ej.:

La formación del Na Cl, se produce por transferencia de un electrón de valencia del átomo de Na a la capa exterior del átomo de Cl.

                                                    Cation Sodio                    Anion Cloruro

Todos los metales al ceder electrones quedan cargados positivamente (carácter electropositivo) al predominar los protones y se denominan cation.
Todos los no metales al ganar electrones quedan cargados negativamente (carácter electronegativo) pues predominan los electrones y se denominan anion.
                La electronegatividad o capacidad de atraer electrones hacia un átomo no metálico se denominan afinidad electrónica. Esto ocurre cuando el átomo de Na se acerca al átomo de Cl. La mínima energía que se requiere para arrancar un electrón de un átomo cualquiera y lograr que abandone al átomo se llama potencial de ionización; esta es necesaria para vencer la fuerza de atracción nuclear que ejerce dicho átomo, (esto ocurre en el átomo de Na).
                El numero de electrones transferidos al formarse un ion es lo que se llama capacidad de combinación del átomo. La unión resultante de la transferencia de electrones se llama electrovalencia la que da lugar al enlace ionico.

Ej.: Na Cl, Mg,Br₂, K₂S (Recordar que solo el no metal tendrá a su alrededor ocho electrones en total, no así para el metal).

ENTRE QUE ELEMENTOS DE LA TABLA PERIODICA SE PUEDEN PRODUCIR UNIONES ELECTROVALENTES?.
                Los compuestos ionicos en general se forman entre los elementos del grupo IA, IIA y el Al (IIIA) con los elementos del grupo VIIA y VIA. Aunque no quita, que algún otro elemento metálico fuera de estos grupos forme unión electrovalente con los halógenos, o con los metales de transición.

Ej.

Mg Cl₂, Al F₃, Na₂ S, Etc.

Existen muchas otras reacciones comunes que conducen a la formación de compuestos ionicos, entre ellos están los óxidos básicos.

Ej. CaO, Al₂ O₃, etc..

De acuerdo a esto, podremos generalizar que un compuesto ionico será aquel que esta formado entre un elemento metálico y un no metálico, para que no queden fuera de esta regla ningún otro compuesto que cumpla con este requisito.

MEDIANTE LA NOTACION DE LEWIS ESCRIBA DOS EJEMPLOS DE UNION COVALENTE SIMPLE, COVALENTE DOBLE Y COVALENTE TRIPLE.
a) Enlace covalente: En esta unión los átomos que se combinan para formar moléculas lo hacen mediante un par electrónico formado por la contribución de uno o más electrones (hasta tres) por cada átomo. De modo que todos ellos adquieren la estructura del gas noble. Cada par de electrones constituye un enlace.

               Covalente simple: Tiene lugar entre dos o más elementos de igual o de electronegatividadades semejantes. Al enlazarse dos átomos por un par de electrones, se dicen que están unidos por un enlace simple y sencillo.
Ej.:

H₂; Cl₂, etc..

También forman enlaces covalentes simples dos no metales de electronegatividad semejantes.

Ej.

H₂O, HCL, etc..

                Covalente doble: Tienen lugar cuando dos no metales comparten dos pares de electrones; estos pueden tener igual electronegatividad como por ejemplo en la molécula del H₂, o semejante como por ejemplo en el Co₂

                Covalente triple: Tiene lugar entre dos no metales que comparten tres pares de electrones, como por ejemplo en la molécula N₂ o en la del acetileno (C₂H₂)

MEDIANTE NOTACION DE LEWIS ESCRIBA DOS EJEMPLOS DE UNION COVALENTE COORDINADA O DATIVA.
                En todos los casos que vimos hasta ahora los átomos que se unen contribuyen con la misma cantidad de electrones: uno cada uno en el enlace simple, dos en el doble y tres en el triple. Pero en algunos casos los átomos no pueden completar los ocho electrones si contribuyen por igual.
                Un enlace covalente coordinado o dativo: es el caso dado entre dos no metales en el cual el par de electrones compartidos es aportado por uno solo de los átomos, de esta manera un átomo actúa como dador (átomo que contribuye con el par electrónico) y el otro aceptor (átomo que recibe los electrones aportados por el otro átomo).
                Recordar, que muchas veces el par electrónico se simboliza con una línea, en este caso la unión covalente coordinada se representa con una flecha, cuya punta se dirige hacia el átomo aceptor.

Ej.:

SO₂, H₂SO₄, etc..

MEDIANTE EJEMPLO EXPLIQUE QUE ES POLARIDAD DE ENLACE.

                La electronegatividad no solo ayuda a escribir las estructuras de Lewis correctamente sino también permite distinguir entre compuestos covalente e ionicos.
                "Un enlace covalente, es el compartimento de un par de electrones entre dos átomos".
                En una molécula como el H₂, donde los átomos son idénticos se espera que los electrones sean igualmente compartidos; esto es los electrones pasan la misma cantidad de tiempo en la vecindad de cada átomo. La situación es diferente para la molécula de HF. A pesar de que los átomos de H y F también están unidos por un enlace covalente, el comportamiento del par de electrones, pasan mas tiempo en la vecindad de un átomo que del otro. En tal caso el enlace covalente se denomina enlace covalente polar o simplemente enlace polar.
                La evidencia experimental indica que en el HF los electrones pasan mas tiempo cerca del átomo de F. Se puede pensar en este compartimiento desigual de electrones como una transferencia parcial de electrones (o mas comúnmente descripta como un desplazamiento de la densidad electrónica) del átomo de H hacia el átomo de F. Se representa la desviación de la densidad electrónica colocando una flecha (è ) so0bre la estructura de Lewis del HF:

                Esta comparticion no equitativa del par de electrones de enlace se manifiesta en una densidad electrónica relativamente mayor cerca del átomo de F y correspondientemente menor cerca del átomo de H. La distribución de cargas se puede representar por:

                Donde d (delta) denota la separación parcial de la carga de electrón. La unión HF es un enlace polar.
                (Un enlace polar se puede considerar como un intermedio entre un enlace covalente (no polar), donde el comportamiento de electrones es exactamente igual y un enlace ionico, donde la transferencia de electrones es completa).
                Una propiedad que ayuda a distinguir el enlace covalente puro del polar es la electronegatividad de los elementos, es decir, la habilidad de un átomo para atraer hacia si los electrones de un enlace químico.
                De acuerdo a ella, los átomos de un elemento con diferencia de electronegatividad grandes tienden a formar enlaces ionicos unos con otros, dados que los elementos menos electronegativos donan sus electrones al átomo del elemento de mayor electronegatividad. Los átomos con electronegatividades similares tienden a formar entre si enlaces covalentes o covalentes polares, dado que solo ocurre un desplazamiento ligero de la densidad electrónica.
                Todas estas observaciones pueden resumirse como sigue:

• Los enlaces entre átomos del mismo elemento en moléculas diatómicas son enlaces no polares ej.: H₂,O₂ , Cl₂

• Los enlaces entre átomos del mismo elemento en moléculas poliatomicas, sin embargo pueden ser polares. Ej.: el ozono, el átomo de oxigeno central no es idéntico a los dos externos (están unidos a dos átomos, mientras los externos están unidos a uno solo), y cada enlace es polar.

• Todos los enlaces entre átomos de elementos diferentes son polares, con la parte negativa del dipolo situada sobre el elemento mas electronegativo.

Ej.: HBr

• En general, a mayor diferencia de electronegatividades mayor polaridad en el enlace.

DEFINA MOMENTO DIPOLAR
                En la pregunta anterior, se ha visto que el HF posee un desplazamiento de la densidad electrónica del HF porque el átomo del F es mas electronegativo que el átomo del H.
                También se observo que hay una separación de cargas en la molécula como sigue

                La conclusión cualitativa que se puede inferir de estas informaciones es que el enlace H-F en el fluoruro de Hidrogeno es polar. Para obtener una medida cuantitativa de la polaridad del enlace, surge el momento dipolar, "que el producto de la carga Q(carga formal) y la distancia r entre las cargas ".

U=Q.r

                Para mantener la neutralidad eléctrica, las cargas en ambas terminales de una molécula diatómica como en el HF, que es eléctricamente neutra deben ser iguales en magnitud y de signo opuesto.
                "Una molécula que posee una molecula dipolo se llama una molécula polar; una molécula que no posee momento dipolo se llama molécula no-polar ".
                Así en todas las moléculas diatómicas homonucleares (molécula formada por átomos del mismo elemento ) como por ej. H₂, O₂, F₂, etc. Carecen de momento dipolo porque no hay separación de carga en estas moléculas. Dichas moléculas son todas no-polares.
                Por otro lado las moléculas diatómicas heteronucleares (formadas por átomos de diferentes elementos ) como por ej. el HCL, CO, NO, etc., generalmente poseen momento dipolar. Todas ellas son moléculas no-polares.
                El momento dipolar (expresado en Debyes) de una molécula formado por tres o mas átomos depende tanto de la polaridad como de la geometría molecular. Por ejemplo:CO₂ , la presencia de un enlace polar no necesariamente que la molécula tenga momento dipolar.
                La molécula de dióxido de carbono es una molécula triatomica, su geometría es lineal.

                Las flechas indican el desplazamiento global de la densidad electrónica que va del átomo de carbono menos electronegativo. El momento dipolar en este caso será el resultante de los dos momentos de enlace, esto es, los momentos dipolos individuales en los enlaces polares C=O. Por lo tanto el momento dipolar medio es igual a la suma de estos dos momentos de enlace; y este es igual a cero. El momento dipolar también puede ser predecido por medio de la forma de la molécula. En este caso, el momento dipolar es igual a cero, porque las distribución de las cargas formales es simétrica.
                Si consideramos la molécula de NH₃ y trifluoruruo de nitrógeno (NF₃). En ambos casos el átomo central es el N y tiene un par de electrones libre, cuyo momento de enlace apunta hacia fuera del átomo de N.

                A partir de las figuras también se sabe que el N es también mas electronegativo que el H y así mismo que el F es mas electronegativo que el N. Por lo que el momento dipolar resultante en el amoniaco es mayor que en el trifluoruro de nitrógeno.
                Para el trifluoruro de Boro, sin embargo, su momento dipolar es nulo porque tiene una estructura simétrica. En cambio para el trifluoruro de fósforo el momento dipolar es distinto de cero, por la presencia de un par e electrones libres pertenecientes al fósforo lo que determinan un momento de enlace que apunta hacia fuera del átomo del P.

EXPLIQUE BREVEMENTE COMO SE PRODUCE LA UNION METALICA
                El enlace en los metales es muy diferente a los otros tipos de enlace. En un metal los electrones de enlace están deslocalizados sobre el cristal entero. De hecho los átomos metálicos en un cristal se pueden imaginar como una estructura de iones positivos inmersos en un mar de electrones de valencia deslocalizados explica explica que los metales sean buenos conductores del calor y la electricidad.(ver dibujo mas adelante sólidos metálicos) .

EXPLIQUE EN DOS EJEMPLO LA UNION POR PUENTE DE HIDROGENO.
                El enlace hidrogeno o puente hidrogeno es un tipo especial de interacción dipolo-dipolo entre el átomo de H de un enlace polar, como el O-H o el N-H, y un átomo electronegativo como el O,N, o F. La interacción se escribe como:

A-H....B o A-H.....A

                A y B representan O, N o F; A-H es una molécula o parte de una molécula y B es parte de otra molécula; y la línea punteada representa el enlace de hidrogeno.

Ej. Enlaces hidrógenos en el agua, amoniaco y fluoruro de hidrogeno. Las líneas continuas representan los enlaces covalentes, las líneas punteadas los enlaces hidrógenos.

                La energía promedio del enlace de hidrogeno es bastante mayor que la de la interacción dipolo-dipolo (mas de 40 KJ/mol ). Así los enlaces de hidrogeno constituyen una poderosa fuerza en la determinación de la estructura y propiedades de muchos compuestos.

QUE SON LAS FUERZAS DE VAN DER WAALS
             Las fuerzas dipolo-dipolo, dipolo-dipolo inducido, y de dispersion constituyen los que los químicos llaman comunmente Fuerzas de VAN DER WAALS.

• Fuerza dipolo-dipolo: "son las fuerzas que actúan entre moléculas polares esto es ,entre moléculas que tienen momento dipolo ". Su origen es electrostático. A mayor momento dipolo, mayor fuerza.

Ej. HBr y H₂S, son moléculas polares por lo tanto las fuerzas entre ellos son dipolo-dipolo.

• Fuerzas ion dipolo: "ocurre entre un ion (ya sea cation o un ion) y un dipolo ". Las cargas en los cationes estan generalmente mas concentradas, dado que los catioenes suelen ser menores que los aniones. En consecuencia, a cargas iguales, un cation interactua mas fuertemente con los dipolos que un anion .

Ej. la hidratación de la molécula de NaCl, lo iones Na ⁺ y Cl ^- se rodean de moléculas de agua, que tienen un momento dipolo grande. De estas formas las moléculas de agua actúan como un aislante eléctrico que mantienen los iones separados.

• Fuerza dipolo inducido: se coloca un ion o una molécula polar cerca de un átomo neutro (o de una molécula no polar), la redistribución electrónica del átomo o molécula se distorsiona por la fuerza ejercida por el ion o molécula polar. Se dice que el dipolo resultante en el átomo o molécula es un dipolo inducido "porque la separación entre las cargas positivas y negativas en el átomo neutro (o en la molécula no- polar) se debe a la proximidad de un ion o molécula polar ". La atracción entre el ion y el dipolo inducido se llama INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO y la interaccion atractiva entre la molécula polar y el dipolo inducido se llama INTERACCION DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO.

Ej. el I₂ es no-polar por lo que las fuerzas entre el y el ion NO^-_3, son fuerzas ion-dipolo inducido. El NH₃ es polar y el C₆H₆ (benceno) es no polar . Las fuerzas son dipolo- dipolo inducido.

• Fuerzas de dispersión : "son las fuerzas atractivas que se originen como resultado de los dipolos temporales inducidos en los átomos o moléculas y pueden ser muy débiles ". las fuerzas de dispersión comúnmente aumentan con la masa molar por la siguiente razón :las moléculas con una masa molar grande tienden a tener mas electrones y las fuerzas de dispersión aumentan en magnitud al numero de electrones. Además la masa molar grande a menudo indican átomos grandes cuya distribución electrónica es mas fácil de perturbar debido a que los electrones externos están menos fuertemente atados al núcleo.

                Los puntos de fusión de molécula como el CH₄ , CF₄ , CCL₄ etc. Aumentan a medida que se incrementa el numero de electrones en la molécula. Dado que todas estas moléculas son no-polares las únicas fuerzas intermoleculares de atracción presentes son fuerzas de dispersión.

Escriba la formula y la estructura de Lewis para a)Cloruro de hidrogeno, b)Amoniaco c)Ac. Sulfhidrico, d)Cloruro de bario.

 

PORQUE EL AGUA ES LIQUIDA Y EL SULFURO DE HIDROGENO ES GAS
                Cuando se grafican las temperaturas de ebullición de estos compuestos, en función de sus respectivos mol, se aprecia una anormalidad del agua: hierve a mayor temperatura de lo previsible, con respecto a otros compuestos (H₂X) del grupo VIA. En efecto siendo su mol menor que el mol del sulfuro de hidrogeno, el punto de ebullición debería ser muy bajo del orden de los -70° C, la experiencia comprueba precisamente lo contrario, pues se eleva a 100° C. Fig 1
                Podríamos decir entonces ,que el agua seria un gas que condensaría alrededor de los +100° C , y no un liquido que hierve a + 100 ° C. El valor anómalo del punto de ebullición del agua (o dicho de otra forma su anómala presión de vapor ), es el resultado del enlace por ptes. Hidrogeno por molécula de agua. El puente de hidrogeno y la estructura abierta del sólido son también responsable de que el liquido sea mas denso que el sólido, propiedad muy poco frecuente.

                Puesto que los puntos de ebullición están relacionados con la presión de vapor, depende de la intensidad de las fuerzas intermoleculares. En general un punto de ebullición es elevado cuando las fuerzas intermoleculares son elevadas, por lo que se necesita entonces una temperatura elevada para alcanzar la presión de vapor de 1atm.. Esto explica el anómalo pto. De ebullición elevado del agua con el del sulfuro de hidrogeno :los enlaces de hidrogeno son fuertes en el agua e inexistentes en el sulfuro de hidrogeno.

¿CUAL DE LAS SIGUIENTES SUSTANCIAS CONDUCEN LA CORRIENTE ELECTRICA, Y EN QUE CONDICIONES? a)ioduro de sodio , b)diamante, c)arena, d)manteca e)hierro .
a)El ioduro de sodio, por ser un compuesto ionico, no conduce la corriente eléctrica al estado sólido, pero al estado líquido (fundido) y solución se liberan los iones y conduce la corriente eléctrica.

b)En el diamante cada átomo de C esta enlazado a otros 4 átomos, esta imposibilidad de movilidad en cuanto a los electrones determina que este no conduzca la electricidad pero si el calor; a diferencia del grafito que es un buen conductor de al electricidad .

c)La arena : el sílice se presenta en la naturaleza como cuarzo o como arena, forma impura del cuarzo, de color marrón dorado, que contiene impureza de oxido férrico . este es semiconductora de la electricidad debido a la presencia del silicio y del Fe.

d)Manteca por ser un sólido orgánico (lípidos ) no conduce la corriente eléctrica ni sólida ni fundida.

e)El Fe como todos los metales es un excelente conductor eléctrico.
 

INDIQUE SI SE PUEDE DISOLVER EN AGUA : a)Un clavo de Hierro, b)Sal comun, c)Un trozo de vela, d)Una cucharada de manteca e)Un anillo de oro. Explique porque.
a) Clavo de Hierro: como así también el anillo de oro ambos están constituidos por metales (Fe y Au respectivamente ); los cuales son insolubles en solventes polares(como el agua ) o no polares (solventes orgánicos).

b) Sal común : como se trata de un sólido ionico podemos decir que es soluble en solventes polares como el agua, e insolubles en solventes no polares (sol. orgánicos).
                A pesar de que el agua es una molécula neutra, tiene un extremo positivo(los átomos de H) y otra negativa (el átomo de O). Cuando se disuelve en agua una sal como NaCl, se destruye la red tridimensional de iones en el sólido , y se separan los iones Na⁺ y Cl ^- . En la solución cada ion Na⁺ se rodea de un nro de moléculas de agua con su extremo negativo orientado hacia el cation . Del mismo modo, cada ion Cl^- esta rodeado de un numero de moléculas de agua con sus extremos positivos orientados hacia el anion.
                "El proceso en el que un ion se rodea de moléculas de agua distribuidas en una forma especifica se denomina hidratación". La misma ayuda a estabilizar los iones en solución y evita que los cationes se combinen con los aniones, nuevamente; disolviéndose así toda la sal en agua.

c) y d) El trozo de vela como la cucharada de manteca son lípidos insolubles en agua pero si en solventes no polares.
Esto se evidencia, cuando tratamos de lavarnos las manos, cuando ellas están sucias con cualquiera de estos lípidos. El agua por si sola no es capaz de disolver estas sustancias hidrófobas; en contacto con el agua, las gotitas de grasa tienden a juntarse de modo que se separa una capa acuosa y una oleosa; la presencia de jabón cambia esta situación.
                Los extremos no polares (formada por la larga cadena hidrocarbonada) de la molécula del jabón se disuelven en las gotitas de grasa, mientras que su extremo polar (formado por el grupo carboxilato) se proyectan hacia la capa acuosa que los rodea. La repulsión entre cargas iguales evita que las gota de grasa se unan, con lo que se forma una emulsión estable de grasa y agua que puede separarse de la superficie que se esta lavando.
 
 

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