6 Los compuestos químicos

162Unidades didácticas Física y Química 3.º ESO

1. Compuestos formados por moléculas Cuando los átomos de un elemento se unen a átomos de elemen-tos diferentes se forman los compuestos.

Conviene que los alumnos asocien la formación de compuestos de moléculas covalentes con las uniones entre elementos no metálicos.

Recordemos que el estándar de aprendizaje asociado a estos con-tenidos es: Explica cómo algunos átomos tiende a agruparse para formar moléculas interpretando este hecho en sustancias de uso frecuente y que el criterio de evaluación asociado es: Diferencia entre átomos y moléculas y entre elementos y compuestos.

Hay que tener en cuenta que, aunque se encuentra en un apén-dice, la formulación química forma parte de esta unidad, en los contenidos, criterios de evaluación y estándares de aprendizaje.

1.1. La molécula de cloruro de hidrógenoAunque en el texto no se nombra explícitamente de la regla del octeto se puede hablar de la tendencia de los átomos a adquirir la estructura electrónica del gas noble que tienen más cerca en la Tabla Periódica. Esto es, dos electrones en el caso del hidrógeno (estructura electrónica del helio) y ocho electrones en el caso del cloro (estructura electrónica del argón).

Es recomendable que los alumnos manejen los modelos de bolas y varillas (o los de bolas) como los que aparecen en la imagen del margen. Entender la estructura de las moléculas necesita de so-portes visuales efectivos y estos modelos son uno de ellos.

Animación: ESTRUCTURA MOLECULAR EN 3D

Página para visualizar y rotar a voluntad en el espacio algunos modelos de moléculas no muy complejas.

Solución de las actividades1 Observa el tamaño re-

lativo del hidrógeno y el halógeno correspon-diente.

a) ¿Sabes cómo se nom-bra cada uno de es-tos compuestos?

Fluoruro de hidrógeno, cloruro de hidrógeno, bromuro de hidrógeno y yoduro de hidrógeno.

b) Representa estas moléculas de manera que se apre-cie el par de electrones compartidos entre el átomo de hidrógeno y el del halógeno.

FH

HF HCl

HBr HI

ClH

BrH IH

100 1016. Los compuestos químicos

6

La materia y sus cambios

+www

1. COMPUESTOS FORMADOS POR MOLÉCULAS

¿Recuerdas qué es un compuesto químico? ¿Sabes diferenciarlo de un elemen-to químico?

Sabemos que los elementos se encuentran en la naturaleza en forma de átomos ais-lados, moléculas o cristales, dependiendo de cómo se unan, o no, los átomos del elemento. Llamamos enlace químico a la fuerza de atracción que mantiene unidos a estos átomos.

Un compuesto químico es una sustancia pura formada por dos o más elementos diferentes combinados siempre en proporciones fijas.

Cuando los átomos de elementos diferentes se unen entre sí se forma la gran variedad de compuestos que conocemos. Estas agrupaciones de átomos pueden tener forma de moléculas o de cristales.

¿Qué compuestos químicos se presentan en forma de moléculas?

Muchos compuestos formados por la unión de elementos no metálicos, como el agua, H2O, el cloruro de hidrógeno, HCl, el amoniaco, NH3, el metano, CH4, etc., se caracte-rizan por tener bajos puntos de fusión y ebullición y no conducir la corriente eléctrica. Están formados por moléculas cuyos átomos están unidos mediante enlaces covalen-tes, es decir, comparten electrones.

1.1. La molécula de cloruro de hidrógeno

El cloruro de hidrógeno es un compuesto formado por un átomo de cloro y uno de hidrógeno. Su fórmula es HCl.

La configuración electrónica del último nivel energético de un átomo de cloro es 2 5; es decir, le falta un electrón para completarlo y adoptar así la configuración electrónica del argón, el gas noble más próximo al cloro en la tabla periódica.

El átomo de hidrógeno posee un único electrón en su único nivel energético, 1; le falta, por tanto, un electrón para estar completo y tener así la configuración electrónica del helio, el gas noble más cercano en la tabla periódica.

Mediante la formación de un enlace covalente, en el que el cloro y el hidrógeno comparten un par de electrones, se forma la molécula de HCl, mucho más estable que cada uno de los dos átomos por separado. Ahora, los dos átomos tienen su última capa completa.

1.2. La molécula de amoniaco

¿Cuál es el gas noble más próximo al nitrógeno en la tabla periódica?

La fórmula del amoniaco es NH3. La configuración elec-trónica del último nivel energético de un átomo de ni-trógeno es 2 3; por tanto, necesita tres electrones más para completarlo y tener la misma configuración elec-trónica que el neón. En la molécula de amoniaco, un átomo de nitrógeno comparte un par de electrones con cada uno de los tres átomos de hidrógeno y, así, los cuatro átomos tienen sus niveles energéticos completos.

Como puedes ver en el dibujo anterior, cada átomo de hidrógeno comparte un par de electrones con el átomo de nitrógeno. Decimos que se han formado tres enlaces covalentes N–H.

En la representación de la molécula de amoniaco, cada línea es un par de electrones compartidos entre el áto-mo de nitrógeno y el de hidrógeno.

1.3. La molécula de metano

¿Cuál es el gas noble más próximo al nitrógeno en la tabla periódica?

La fórmula del metano es CH4. La configuración elec-trónica del último nivel energético de un átomo de car-bono es 2 2, por tanto necesita cuatro electrones más para completarlo y tener así la misma configuración electrónica que el neón. En la molécula de metano, un átomo de carbono comparte un par de electrones con cada uno de los cuatro átomos de hidrógeno y, así, los cinco átomos completan sus niveles energéticos.

Cada átomo de hidrógeno comparte un par de electro-nes con el carbono. Se han formado cuatro enlaces covalentes C−H. La molécula de metano también se puede representar esquemáticamente.

¿Qué propiedades presentan estos compuestos formados por moléculas?

1.4. Propiedades de los compuestos moleculares

A continuación puedes ver las propiedades generales de algunos compuestos mo lecu-lares:

Propiedades HCl NH3 CH4 CO2 NO2

Estado físico (a 1 atm y 25 ºC)

Gaseoso Gaseoso Gaseoso Gaseoso Gaseoso

Punto de fusión (ºC) –114,2 –78 –182 –78 –9,3

Punto de ebullición (ºC) –85,05 –33 –161,5 –57 21

Conduce la electricidad No No No No No

Todos tienen puntos de fusión y ebullición muy bajos y no son conductores.

En general, los compuestos moleculares son gaseosos a temperatura ambiente, pero también los hay líquidos, como el benceno, C6H6, y algunos son sólidos, aunque frági-les y quebradizos o blandos y de aspecto céreo. Generalmente son insolubles en agua y solubles en disolventes como la acetona, la gasolina, etcétera.

¿Todos los compuestos formados por dos elementos no metálicos presentan estas propiedades?

CICI HH

Enlace covalente HCI

CIH

La molécula de cloruro de hidrógeno se suele representar por H–Cl donde el signo «–» representa el par de electrones compartidos entre ambos átomos.

¿Cuántos electrones tienen en su último nivel electrónico el átomo de hi-drógeno y el de cloro cuando están separados? ¿Y si forman una molécula?

H2, Cl2, HCl, son tres sustancias puras. Identifica si se trata de elementos o de compuestos. ¿Por cuántos átomos están formadas estas sustancias?

Escribe las configuraciones electrónicas del flúor (F) y del hidrógeno (H).

a) ¿Cuántos electrones le faltan a cada uno para completar su último nivel?

b) ¿Cómo se forma la molécula del fluoruro de hidrógeno? Dibújalo.

c) ¿Qué es más estable, la molécula de HF o el átomo de flúor y el de hidró-geno por separado?

2

3

4

❚ En un grupo de la tabla periódica, el carácter metálico se acentúa hacia abajo y en un período hacia la izquierda.

❚ Los gases nobles se presentan como átomos aislados, porque tienen su último nivel energético completo.

❚ Un enlace químico es una atracción de tipo electrostático entre dos o más átomos que permite que estos alcancen la estabilidad.

HF HCI

HBr HI

Modelo de bolas de los compuestos que forma el hidrógeno con los halógenos.

Observa el tamaño rela-tivo del hidrógeno y el haló-geno correspondiente.

a) ¿Sabes cómo se nombra cada uno de estos com-puestos?

b) Representa estas molécu-las de manera que se apre-cie el par de electrones compartidos entre el áto-mo de hidrógeno y el del halógeno.

1

N

HH

H

Molécula de amoniaco.

El modelo de bolas y varillas del amoniaco permite apre-ciar la estructura tridimensio-nal de esta molécula.

El fósforo es un elemen-to del grupo del nitrógeno. Investiga si forma una mo-lécula, PH3, parecida a la del amoniaco. ¿Será una molécu-la tridimensional, como la del amoniaco?

5

H

C

H

H

H

Molécula de metano.

Según el modelo de bolas y varillas, el átomo de carbono está situado en el centro de un tetraedro y los átomos de hidrógeno en cada uno de sus vértices.

El silicio es un elemento del grupo del carbono. Inves-tiga si forma, con el hidróge-no, una molécula parecida a la del metano. ¿Tendrá tam-bién una estructura en forma de tetraedro?

6

H

H

NH

Enlace covalente

H

H

H

CH

H−N−H⎥H

H⎥

H−C−H⎥H

Ideas claras

❚ Algunos compuestos forma-dos por dos o más elementos no metálicos se presentan en forma de moléculas en la que los átomos están unidos por enlaces covalentes. Estos compuestos tienen puntos de fusión y ebullición muy bajos y no conducen la corriente eléctrica.

HF HCI

HBr HI

163

6Los compuestos químicos

Unidades didácticas Física y Química 3.º ESO

CICI HH

Enlace covalente HCI

CIH

2 ¿Cuántos electrones tienen en su último nivel electró-nico el átomo de hidrógeno y el de cloro cuando están separados? ¿Y si forman una molécula?

El átomo de hidrógeno tiene un solo electrón en el último nivel electrónico y el cloro tiene siete electrones en su último nivel electrónico cuando están separados. Cuando forman una mo-lécula el hidrógeno tiene dos electrones y el cloro ocho electro-nes en su último nivel electrónico.

3 H2, Cl2, HCl, son tres sustancias puras. Identifica si se tra-ta de elementos o de compuestos. ¿Por cuántos átomos están formadas estas sustancias?

H2 y Cl2 son elementos y HCl es un compuesto. Estas sustan-cias están formadas por dos átomos.

4 Escribe las configuraciones electrónicas del flúor (F) y del hidrógeno (H).

Configuración electrónica del flúor: 2 2 5, configuración elec-trónica del hidrógeno: 1.

a) ¿Cuántos electrones le faltan a cada uno para com-pletar su último nivel?

Les falta un electrón a cada uno para tener su último nivel electrónico completo.

b) ¿Cómo se forma la molécula del fluoruro de hidró-geno? Dibújalo.

La molécula de fluoruro de hidrógeno se forma compar-tiendo dos electrones el flúor y el hidrógeno.

FF HH

Enlace covalenteHF

FH

c) ¿Qué es más estable, la molécula de HF o el átomo de flúor y el de hidrógeno por separado?

La molécula de fluoruro de hidrógeno es más estable que los átomos de flúor y de hidrógeno por separado.

1.2. La molécula de amoniaco

1.3. La molécula de metano

Tanto en el caso de la molécula de amoniaco como en la de me-tano conviene que los alumnos razonen cómo los átomos de ni-trógeno, carbono e hidrógeno han conseguido tener su última capa electrónica completa. Para ello es muy útil que dibujen las moléculas y los átomos que forman parte de ellas, detallando sus correspondientes capas electrónicas. A partir de esto, pueden lo-calizar los enlaces covalentes y hacer un recuento de electrones por cada átomo. Después pueden traducir ese dibujo a la repre-sentación desarrollada de las moléculas.

De nuevo, las representaciones con modelos de bolas y varillas o los modelos de esferas son muy útiles para visualizar la geometría de las moléculas También lo son las representaciones en 3D como la que se recomienda a continuación.

Animación: ESTRUCTURA MOLECULAR EN 3D INCLUYENDO

MOLÉCULAS ORGÁNICAS

Aplicación interactiva Jmol que permite visualizar y rotar las es-tructuras de las moléculas en tres dimensiones y en movimiento, incluyendo moléculas orgánicas de cierta complejidad.

1.4. Propiedades de los compuestos moleculares

En este apartado los alumnos deben recordar las propiedades ca-racterísticas de los elementos químicos que se presentan en forma de moléculas, ya que muchas de estas propiedades son comunes a las de los compuestos covalentes.

No se trata solamente de identificar las propiedades de las sus-tancias sino también de poder justificarlas con los conocimientos que ya tienen.

❚❚ Al no existir electrones libres, los compuestos formados por mo-léculas no conducen la corriente eléctrica.

❚❚ Estos compuestos se pueden encontrar en estado sólido, líqui-do y gaseoso.

❚❚ Los compuestos moleculares sólidos son frágiles y quebradizos o blandos y de aspecto de cera.

Recordemos que el estándar de aprendizaje asociado a estos con-tenidos es: Justificar las propiedades que presentan los distintos tipos de sustancias a partir de los correspondientes modelos de enlace.

Ya se habrá puesto en marcha la Tarea de Investigación y algunos alumnos tendrán que investigar las propiedades de compuestos de especial interés formados por moléculas y podrán comprobar que poseen las propiedades generales que se describen en el texto.

Presentación: ÁTOMOS, MOLÉCULARES Y CRISTALES: MOLÉCULAS

Actividades de ampliación: ÁTOMOS Y MOLÉCULAS

Solución de las actividades5 El fósforo es un elemento del grupo del nitrógeno. In-

vestiga si forma una molécula, PH3, parecida a la del amoniaco. ¿Será una molécula tridimensional, como la del amoniaco?

Sí, forma una molécula PH3 tridimensional similar a la del amo-niaco.

6 El silicio es un elemento del grupo del carbono. Inves-tiga si forma, con el hidrógeno, una molécula parecida a la del metano. ¿Tendrá también una estructura en forma de tetraedro?

El silicio forma una molécula, SiH4, en forma de tetraedro simi-lar a la del metano.

6 Los compuestos químicos

164Unidades didácticas Física y Química 3.º ESO

2. El agua: una molécula singular

El agua es el compuesto químico más familiar para los alumnos, el más abundante y el de mayor importancia en nuestras vidas. Su excepcional importancia reside en que casi la totalidad de los procesos químicos y biológicos que tienen lugar en la naturaleza, no solo en los organismos vivos sino también en la superficie de la Tierra, tienen lugar entre sustancias disueltas en agua.

Los antiguos consideraron el agua como uno de los «cuatro ele-mentos» junto con el aire, la tierra y el fuego. En 1781, Cavendish obtuvo agua quemando hidrógeno en el aire y Lavoisier pudo demostrar poco después que el agua estaba formada por hidró-geno y oxígeno.

Los alumnos deben reconocer que el agua es una molécula singu-lar porque no se comporta como los otros compuestos similares a ella y que eso es debido a su estructura molecular.

Los criterios de evaluación y los estándares de aprendizaje aso-ciados a estos contenidos son los mismos del apartado anterior.

2.1. Justificación de las propiedades singulares del agua

Los electrones no están situados simétricamente entre el hidróge-no y el oxigeno sino que se encuentran atraídos más fuertemente por el núcleo de oxígeno que por el de hidrógeno. Como conse-cuencia de esto, el oxígeno queda con una carga parcial negativa (δ−) y los dos hidrógenos con sendas cargas parciales positivas (δ+). El agua es un excelente disolvente debido a su estructura dipolar.

Los criterios de evaluación y los estándares de aprendizaje de este contenido son los mismos que en los apartados anteriores.

Enlace web: EL AGUA: PUENTES DE HIDRÓGENO Y PROPIEDADES

Animación: LA VIDA BASADA EN EL AGUA

Ambos recursos web también permiten repasar unidades anterio-res: estados de agregación del agua, el modelo cinético-molecular de la materia y la utilidad del agua como disolvente tanto en diso-luciones verdaderas como en coloides.

Es el momento de realizar las Técnicas de Trabajo y Experimenta-ción de la página 116.

La lectura de Moléculas de la vida, de J. C. Urbina (Siglo XXI, Méxi-co, 2003) y Agua, hombre y paisaje de A. Toledo (Instituto Nacio-nal de Ecología, México, 2006), disponibles también en internet, puede resultar muy apropiada.

Solución de las actividades7 Representa gráficamente la densidad del agua en fun-

ción de la temperatura y comenta esta gráfica. Observa que la densidad del agua es máxima a 4 ºC.

Densidad del agua (kg/m3) Temperatura (ºC)

999,8 0

999,9 2

1 000,0 4

999,8 8

999,1 15

988,0 50

102 1036. Los compuestos químicos

6

La materia y sus cambios

+www

3. COMPUESTOS FORMADOS POR CRISTALES

¿Todos los compuestos formados por la unión de dos no metales forman mo-léculas?

3.1. Compuestos formados por cristales covalentes: el cuarzo

El cuarzo, SiO2, es un compuesto formado por la unión de dos átomos no metálicos, el silicio y el oxígeno. Se trata de un sólido muy duro con elevados puntos de fusión y ebullición, que no se disuelve en agua y no conduce la corriente eléctrica ni en estado sólido ni fundido.

¿Crees que estas propiedades son las que suele presentar un compuesto for-mado por moléculas?

Estas propiedades indican que no se trata de una molé-cula covalente, sino de un cristal covalente formado por una red tridimensional en la que cada átomo de silicio está unido a cuatro de oxígeno y cada átomo de oxigeno, a su vez, a dos de silicio.

¿Por qué el cuarzo no conduce la corriente?

Como no hay electrones libres, el cuarzo no conduce la corriente eléctrica.

¿Por qué es muy duro y sus puntos de fusión y ebullición muy elevados?

Para romper este cristal se deben destruir muchos enlaces covalentes muy fuertes; por eso el cuarzo es tan duro y tiene puntos de fusión y ebullición tan elevados.

¿Qué crees que sucede con los compuestos formados por la unión de un metal y un no metal? ¿Serán moléculas o cristales?

2. EL AGUA: UNA MOLÉCULA SINGULAR

El agua, H2O, posee propiedades muy diferentes a las de otros compuestos con molé-culas covalentes parecidas.

La molécula de agua es similar a las de HCl, NH3 y CH4. Sus propiedades generales, en comparación con las de estos compuestos, son las siguientes:

❚ Su punto de fusión es de 0 ºC y el de ebullición, a 1 atm de presión, de 100 ºC.

❚ A temperatura ambiente se encuentra en estado líquido.

¿Qué conclusiones deduces?

Otra propiedad muy singular del agua es que su densidad aumenta al elevar la tempe-ratura de 0 ºC a 4 ºC, a los que alcanza su valor máximo de 1 000 kg/m3. Por encima o por debajo de estas temperaturas su densidad disminuye. Por esa razón, el hielo, cuya densidad es 917 kg/m3 a 0 ºC, flota en el agua líquida. En la mayoría de las sustancias la densidad disminuye uniformemente al aumentar la temperatura.

¿Por qué tiene el agua estas propiedades tan singulares?

2.1. Justificación de las propiedades singulares del agua

❚ La configuración electrónica del último nivel energé-tico del átomo de oxígeno es 2 4, es decir, le faltan dos electrones para completarla y tener así la configuración del neón, el gas noble más próximo en la tabla periódi-ca. En la molécula de agua, el átomo de oxígeno com-parte un par de electrones con cada uno de los átomos de hidrógeno y, así, los tres átomos tienen su último nivel energético completo.

❚ Los pares de electrones que comparten cada átomo de hidrógeno con el de oxígeno no están situados simé-tricamente, sino más cerca del oxígeno que del hidró-geno. El resultado es que el oxígeno tiene cierta carga negativa (δ−) y los átomos de hidrógeno, cierta carga positiva (δ+). Como resultado de ello, la molécula de agua manifiesta cierta polaridad y decimos que es un dipolo.

❚ En estado sólido, las moléculas están fuertemente unidas entre sí por fuerzas de atracción electrostática entre los dipolos, y adoptan las formas hexagonales carac-terísticas de los cristales de hielo. Por eso el hielo ocupa más volumen que la misma masa de agua líquida, es decir, tiene menos densidad.

❚ En estado líquido, varias moléculas se unen entre sí mediante atracciones electros-táticas y forman agrupaciones.

❚ En estado gaseoso, las moléculas de agua están sueltas.

siliciooxígeno

❚ La mayoría de los compuestos moleculares tienen puntos de fusión y ebullición muy bajos.

Densidad del agua (kg/m3)

Temperatura (ºC)

999,8 0

999,9 2

1 000,0 4

999,8 8

999,1 15

988,0 50

Representa gráficamen-te la densidad del agua en función de la temperatura y comenta esta gráfica. Obser-va que la densidad del agua es máxima a 4 ºC.

7

HH

O

Molécula de agua.

En el modelo de bolas del agua se aprecia que los tres elementos no están en línea recta, sino formando un ángulo de 104,5º. Copia el modelo en tu cuaderno y sitúa las cargas parciales positiva y negativa sobre los elementos a los que correspondan.

8

Ideas claras

❚ La molécula de agua es un dipolo, y ello hace que sus propiedades sean diferentes de las de otras moléculas si-milares.

❚ En estado sólido, las molécu-las de agua están fuertemente unidas en formas hexagona-les. En estado líquido forman agrupaciones y en estado ga-seoso están sueltas.

❚ Los compuestos de dos átomos no metálicos formados por moléculas tienen, en general, bajos puntos de fusión y ebullición.

❚ Un cristal es un sólido cuyas partículas se ordenan conforme a un patrón que se repite en las tres dimensiones del espacio.

Todas las sustancias que aparecen a continuación están formadas por áto-mos unidos mediante enlaces covalentes. Clasifícalas en: a) elementos y compuestos; b) moléculas y cristales.

❚ Hidrógeno, H2. ❚ Amoniaco, NH3.

❚ Agua, H2O. ❚ Carbono C (diamante).

❚ Oxígeno, O2. ❚ Cloro, Cl2.

❚ Carbono C (grafito). ❚ Cloruro de hidrógeno, HCl.

❚ Dióxido de silicio (cuarzo), SiO2. ❚ Nitrógeno, N2.

❚ Dióxido de carbono, CO2. ❚ Benceno, C6H6.

Responde verdadero o falso y justifica tus respuestas:

a) En un cristal de cuarzo, cada átomo de silicio está unido a dos de oxígeno.

b) En un cristal de cuarzo, cada átomo de oxígeno está unido a dos de silicio.

c) El cuarzo es tan duro porque está formado por moléculas muy fuertes.

d) Los puntos de fusión y ebullición del cuarzo son similares a los del agua.

e) El cuarzo es un compuesto formado por la unión de dos elementos me-tálicos.

f) El cuarzo no conduce la corriente eléctrica porque en su estructura no hay electrones libres.

El cuarzo se presenta en la naturaleza en forma de múltiples variedades: cristal de roca, amatista, cuarzo citrino, cuarzo rosa, cuarzo lechoso, cuarzo ahumado, ágata, ónice, etc. Busca en la web información e imágenes de estas variedades. Realiza una breve ficha con las características de algunas de ellas adjuntando las imágenes correspondientes.

11

12

13

Dióxido de carbono.

Cuarzo.

El carbono y el silicio son dos elementos no metálicos del grupo 14. Sin embargo, ob-serva las diferencias entre el CO2, un compuesto covalente molecular, y el SiO2, un cristal covalente.

¿Cuál es el estado físico de estos compuestos a tempe-ratura ambiente?

Compara los puntos de fusión y ebullición de ambas sustancias.

9

10

H

H

O

H

O104,5o

δ+

δ+

δ−

δ−δ+Dipolo

H

Moléculas de aguaen estado líquido.

Moléculas de agua en estado gaseoso.

Moléculas de agua en estado sólido.

Fuerzas dipolares

165

6Los compuestos químicos

Unidades didácticas Física y Química 3.º ESO

992

994

996

990

10 20 30 40 50

998

1000D

ensi

dad

del

ag

ua

(kg

/m3 )

T (oC)

8 En el modelo de bolas del agua se aprecia que los tres elementos no están en lí-nea recta, sino formando un ángulo de 104,5º. Copia el modelo en tu cuaderno y sitúa las cargas parciales positiva y negativa sobre los elementos a los que co-rrespondan.

3. Compuestos formados por cristales

3.1. Compuestos formados por cristales covalentes: el cuarzo

Los alumnos ya saben que el carbono se presenta en forma de cristales covalentes y conocen las propiedades asociadas a este modelo de enlace.

El texto y las actividades del margen pueden servir realmente como actividad inicial investigadora ya que a los alumnos suele lla-marles la atención el hecho de que dos compuestos tan parecidos formalmente como el dióxido de carbono y el cuarzo sean tan di-ferentes en sus propiedades (que pueden buscar en la web). Estas diferencias deben ser justificadas con estructuras muy diferentes.

Las actividades de este apartado colaboran a desarrollar las com-petencias digital y aprender a aprender. Los criterios de evaluación 1 y 2 son los que se aplican a estos contenidos. Los estándares de aprendizaje asociados a este contenido son: Explica cómo algunos átomos tienden a agruparse para formar cristales interpretando este hecho en situaciones de uso frecuente y Justificar las pro-piedades que presenta esta sustancia a partir de su modelo de enlace.

Conviene que los alumnos dibujen en su cuaderno la estructura de un cristal de cuarzo, aparte de intentar construirla con un mo-delo de bolas y varillas, y de visualizarla en 3D.

Animación: ESTRUCTURA DE ENLACES DEL SILICIO CRISTALINO

Presentación: ÁTOMOS, MOLÉCULAS Y CRISTALES:

CRISTALES COVALENTES

Solución de las actividadesEl carbono y el silicio son dos elementos no metálicos del grupo 14. Sin embargo, observa las diferencias entre el CO2, un compuesto covalente molecular, y el SiO2, un cristal co-valente.

9 ¿Cuál es el estado físico de estos compuestos a tempe-ratura ambiente?

El CO2 es un gas a temperatura ambiente; el SiO2 es un sólido.

10 Compara los puntos de fusión y ebullición de ambas sustancias.

Los puntos de fusión y de ebullición del dióxido de silicio (Tf = 1 600 °C; Teb = 2 230 °C) son mucho más elevados que los del dióxido de carbono (Tf = −78 °C; Teb = −57 °C).

11 Todas las sustancias que aparecen a continuación es-tán formadas por átomos unidos mediante enlaces covalentes. Clasifícalas en: a) elementos y compuestos; b) moléculas y cristales.

❚❚ Hidrógeno, H2. ❚❚ Amoniaco, NH3.

❚❚ Agua, H2O. ❚❚ Carbono, C (diamante).

❚❚ Oxígeno, O2. ❚❚ Cloro, Cl2.

❚❚ Carbono, C (grafito). ❚❚ ❚Cloruro de hidrógeno, HCl.

❚❚ Dióxido de silicio (cuarzo), SiO2. ❚❚ Nitrógeno, N2.

❚❚ Dióxido de carbono, CO2. ❚❚ Benceno, C6H6.

a) Elementos: H2, O2, C (grafito), C (diamante), Cl2, y N2.

Compuestos. agua, dióxido de silicio, dióxido de carbono, amoniaco, cloruro de hidrógeno y benceno.

b) Moléculas: hidrógeno, agua, oxígeno, dióxido de carbono, amoniaco, cloro, cloruro de hidrógeno, nitrógeno y ben-ceno.

Cristales: carbono (grafito), dióxido de silicio, carbono (dia-mante).

12 Responde verdadero o falso y justifica tus respuestas:

a) En un cristal de cuarzo, cada átomo de silicio está unido a dos de oxígeno.

Falsa; está unido a cuatro de oxígeno.

b) En un cristal de cuarzo, cada átomo de oxígeno está unido a dos de silicio.

Verdadera.

c) El cuarzo es tan duro porque está formado por mo-léculas muy fuertes.

Falsa. El cuarzo es muy duro porque se trata de un cristal en el que los átomos están unidos por enlaces muy fuertes.

d) Los puntos de fusión y ebullición del cuarzo son simi-lares a los del agua.

Falsa; son mucho más elevados que los del agua.

e) El cuarzo es un compuesto formado por la unión de dos elementos metálicos.

Falsa. El cuarzo es un compuesto formado por la unión de dos elementos no metálicos.

f) El cuarzo no conduce la corriente eléctrica porque en su estructura no hay electrones libres.

Verdadera.

13 El cuarzo se presenta en la naturaleza en forma de múltiples variedades: cristal de roca, amatista, cuarzo citrino, cuarzo rosa, cuarzo lechoso, cuarzo ahumado, ágata, ónice, etc. Busca en la web información e imáge-nes de estas variedades. Realiza una breve ficha con las características de algunas de ellas adjuntando las imá-genes correspondientes.

resPuestA libre.

H

O104,5o

δ+

δ+

δ−

δ−δ+Dipolo

H

167

6Los compuestos químicos

Unidades didácticas Física y Química 3.º ESO

Animación: FORMACIÓN DEL ENLACE IÓNICO

En este vídeo en inglés se explica la formación del enlace iónico atendiendo a las configuraciones electrónicos de los átomos de partida. Se describen también las propiedades de los compuestos iónicos.

Simulación: FORMACIÓN DE ENLACES IÓNICOS EN DISTINTOS CRISTALES.

En esta otra página web encontramos un simulador de iones y de la formación de enlaces en distintos compuestos iónicos.

Enlace web: EL CLORURO DE SODIO

En esta página web los alumnos pueden ampliar las aplicaciones del cloruro de sodio.

Actividades de ampliación: PROPIEDADES DE LOS CRISTALES METÁLICOS

Y NO METÁLICOS

3.2.2. Aplicaciones e importancia del cloruro de sodio

Solución de las actividades14 ¿Cuántos átomos de cloro rodean a cada átomo de so-

dio?

Sodio

Cloro

Cada átomo de sodio está rodeado por seis átomos de cloro.

15 ¿Cuántos átomos de sodio rodean a cada átomo de cloro?

Cada átomo de cloro está rodeado por seis átomos de sodio.

16 ¿En qué proporción están los átomos cloro y de sodio en el cloruro de sodio?

Como cada átomo (ion) está rodeado del mismo número de átomos del otro elemento, podemos deducir que los átomos de cloro y los de sodio están en la proporción 1:1.