enlace químico, clase 30 marzo-de 2014
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enlaces quimico, nomenclatura y todo acerca de los enlaces de la quimicaTRANSCRIPT
Docente
Rafael S. Gutiérrez Cera
Magíster en Ciencias Química
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA
Facultad de Ingeniería Programa de Ingeniería
Santa Marta
2014
QUÍMICA GENERAL
ENLACE QUÍMICO
ENLACE QUÍMICO
ENLACE QUÍMICO
CONCEPTO: Fuerza de interacción que mantiene ligados a los átomos en las moléculas o en los iones.
Agua
D-GlucosaBenceno
ENLACE QUÍMICO
determina las propiedades de la molécula
La interacción de los átomos dentro de la molécula
Teoría de Lewis
La configuración electrónica de los gases nobles es la causa de su inercia química.
Los átomos se combinan entre sí para adquirir dicha configuración (regla del octeto).
Los electrones se transfieren o comparten con tal fin.
Los electrones de valencia juegan un papel esencial.
ENLACE QUÍMICO
El tipo de enlace estará dado por la diferencia de electronegatividad entre los átomos que forman el compuesto
Fuerza de atracción relativa de cada átomo
El átomo Btiene los electrones más cerca
ENLACE QUÍMICO
ELECTRONEGATIVIDAD c
La electronegatividad es la capacidad de un átomo para atraer hacia si mismo los electrones del enlace
ENLACE QUÍMICO
El tipo de enlace determina las propiedades de la molécula
Los electrones se transfieren de un átomo a otro
TIPOS DE ENLACE QUÍMICO
ENLACE IÓNICO(metal + no-metal)
Los átomos comparten pares de electrones
ENLACE COVALENTE(no metal + no metal)
ENLACE QUÍMICO
SÍMBOLOS DE LEWIS
Símbolo químico, representa al núcleo y a los electrones internos
Puntos alrededor del símbolo químico, representan los electrones de valencia
Un punto = 1 e- electrón de valencia
Si = [Ne] 3s2 3p2 Si
O = [He] 3s2 3p4 O
No tiene en cuenta si los electrones están apareados en un orbital
Elementos representativos: Nº de puntos = grupo.
Se utiliza principalmente para los elementos representativos.
ENLACE QUÍMICO
ESTRUCTURA DE LEWIS
Son aquellas estructuras electrónicas que representan moléculas en las cuales cada átomo adquiere la configuración electrónica de un gas noble (Regla del octeto)
H + Cl ClH
Na + Cl Cl[Na]+[ ] -
Ne Ar
Enlace iónico
Enlace covalente
He
ENLACE QUÍMICO
ENLACE IÓNICO
Metal (bajo PI, baja EN) + no-metal (alta EA, alta EN)
EN grande
Transferencia de electrones
Na + Cl Cl[Na]+[ ] -
El metal cede los electrones y el no-metal los aceptaAmbos buscan adoptar la configuración del gas noble más
cercano
Mg +
Cl
Cl[Mg]2+ Cl[ ] -+ 2
formación de iones
MgCl2
Compuestos iónicos
Transferencia
de e-
ÁtomoBaja Electronegatividad
Anión
Catión
Compuesto Iónico
Pérdida e-
Ganancia e-
ÁtomoElectronegatividad
elevada
FORMACIÓN DE COMPUESTOS IÓNICOS
Formación de NaCl
ENLACE QUÍMICO
Enlace iónico en el NaCl
Cristal de NaCl
Cúbica centrada las caras
Ba•
• O•••
•••
Mg•
•
Cl•••
••
••Cl•••
••••
BaO
MgCl2
Otros ejemplos enlace iónico
••O••
••
••Ba
2+ 2-
••Cl••
••
••Mg
2+-
••Cl••
••
••
-
Iones unidos por fuerzas electrostáticas
Iones unidos por fuerzas electrostáticas
Propiedades de las sustancias iónicas
• Sólidos duros
• Frágiles, quebradizos
• Puntos de fusión elevados
• Solubles en agua y disolventes polares
• No conducen la electricidad en estado sólido, disueltos o fundidos son conductores.
Esto se debe a que al ser golpeado y distorsionarse el cristal, se produce una aproximación de iones de carga del mismo signo, que se repelen entre sí.
Las fuerzas de atracción electrostática entre los cationes y aniones que constituyen el sólido iónico son fuertes,
Las fuerzas de atracción electrostática entre los cationes y aniones que constituyen el sólido iónico son fuertes,
En estado sólido, los electrones están firmemente sujetos por los iones y los iones están firmemente unidos en la red cristalina y no poseen capacidad de desplazamiento.Disueltos o fundidos, al poder moverse los iones, conducen la corriente eléctrica.
ENLACE QUÍMICO
Compuestos iónicos
Binarios (2 elementos):
Combinación de iones monoatómicos:
MgCl2 (Mg2+ y Cl-), Na2O (Na+ y O2-), KBr (K+ y Br-)
Ternarios (3 elementos):
Combinación de iones poliatómicos y monoatómicos:
Na2SO4 (Na+ y SO42-), KNO3 (K+ y NO3
-), NH4Cl (NH4+ y Cl-)
entre catión y anión enlace iónico
entre átomos del ión poliatómico enlace covalente
¿Qué tipo de compuesto es el (NH4)2SO4?
ENLACE QUÍMICO
ENLACE COVALENTEno metal + no metal (ambos con alta EN y PI)
EN pequeña
No hay transferencia de electrones, los e- se comparten
Enlace covalente = par de electrones compartido por 2 átomos [He] [Ar]
H + Cl ClH H Cl
Par de e- enlace
Par e- libre
Pueden compartirse más de un par de electrones
Formación de sustancias covalentesEl enlace covalente se forma por compartición de uno o
mas pares de electrones entre dos átomos de elementos no metálicos (elevada electronegatividad)
En la mayoría de los casos, cada átomo adquiere la configuración electrónica de gas noble (octeto completo).
Representación de enlace covalente
Molécula de flúor
O – H H
H –N – H H
Molécula de agua
Ilustración de enlace Covalente
Clases de Enlace CovalenteSi los átomos comparten un par de electrones: enlace covalente sencillo
dos pares de electrones: enlace covalente doble
tres pares de electrones: enlace covalente triple
Molécula de oxígeno (enlace covalente doble)
Molécula de nitrógeno (enlace covalente triple)
Molécula de oxígeno
Molécula de nitrógeno
Ilustración de enlace Covalente
ENLACE QUÍMICO
Orden de enlace (OE)
Nº de pares de electrones compartidos por 2 átomos
Enlace covalente simple
Enlaces covalentes múltiples
doble O O O = O OE = 2
N Ntriple OE = 3N N
Cl Cl Cl Cl Cl Cl OE = 1
mayor orden de enlace mayor energía de enlace menor longitud de enlace
Los enlaces covalentes y las moléculas unidas por ellos pueden ser:
No polares (Apolares): Se presentan cuando el par o pares de electrones son compartidos por átomos iguales (igual electronegatividad), entonces el par o pares de electrones compartidos son igualmente atraídos por ambos átomos y los electrones están a igual distancia de ambos átomos.Existe una distribución simétrica de los electrones.
H-H
El grado de polaridad de un enlace covalente está relacionado con la
diferencia de electronegatividad de los átomos unidos.
H Cl H Cl+d -d
Enlace Covalente No Polar y Polar
Polares: Se presentan cuando el par o pares de electrones son compartidos por átomos diferentes (distinta electronegatividad), entonces el átomo más electronegativo atrae hacia sí con mayor intensidad los electrones compartidos, produciéndose cierta asimetría en la distribución de las cargas en la molécula formada, que posee un polo + y uno -, constituye un dipolo eléctrico.
Enlace Covalente No Polar y Polar
ENLACE QUÍMICO
H F
POLARIDAD DEL ENLACE COVALENTE
EN pequeña EN = 0 EN grande
H H Li+ H -
d+ d-
covalente no polar
covalente polar
iónico
entre átomos
% c
arác
ter
ión
ico
Tipo de Enlace
Iónica 2
Covalente polar < 2
Covalente no polar 0 – 0,4
(AB) = (A) - (B)
= electronegatividad (EN)
ENLACE QUÍMICO
Polaridad de los enlaces
ENLACE QUÍMICO
MOMENTOS DIPOLARES
X Y
cy > cx
m
La separación de cargas parciales crea un dipolo eléctrico
= m q . r
q dif. de cargasr distancia entre cargas
ENLACE QUÍMICO
MOLÉCULAS POLARES Y APOLARES
DIPOLO EN ENLACE
DIPOLO TOTALEN H2O
DIPOLO TOTALEN NH3
NO HAY DIPOLOTOTAL EN CH4
AUNQUE EXISTENDIPOLOS EN ENLACES
N•• •
• •
Ilustración de moléculas con enlace covalente polar y no polar
1 enlace covalente apolar triple
N2 N • ••
• •
• • NN • •• •• •• • NN
3 enlaces covalentes polares sencillos
NH3 N•• •
••
H• H•
H•
NH H
H
• •• • • •
• •
NH H
H
-d +d+d
+d
Enlace Covalente Coordinado o Dativo
+
Se establece cuando el par de electrones compartido, es aportado por uno de los átomos que interviene en el enlace (dador). El otro átomo (aceptor) aporta un hueco electrónico (orbital vacío donde caben dos electrones).
El enlace coordinado o dativo se representa mediante una flecha dirigida hacia el átomo aceptor.
Propiedades de las Sustancias moleculares
• Gases y líquidos, los sólidos son muy blandos
• Puntos de fusión bajos
• Aisladoras
• Solubilidad
En la mayor parte de los casos las fuerzas intermoleculares que unen las moléculas son muy débiles
En la mayor parte de los casos las fuerzas intermoleculares que unen las moléculas son muy débiles
No tienen cargas libres.
Las sustancias formadas por moléculas no polares (o poco polares) son prácticamente insolubles en disolventes polares como el agua.
Solubles en disolventes no polares (o poco polares) como los disolventes orgánicos: éter, benceno, CCl4. etc.
La disolución sólo ocurre si las fuerzas de atracción entre las moléculas del soluto y del disolvente son de la misma naturaleza y parecida intensidad. En caso contrario, las moléculas de la sustancia y del disolvente tienden a quedar en grupos distintos; es decir, no hay disolución.
Las sustancias formadas por moléculas polares son solubles en agua (sobre todo, si pueden formar puentes de hidrógeno con ella) y en otros disolventes polares. Son insolubles en disolventes no polares.
ENLACE QUÍMICO
Estructura de Lewis para especies poliatómicas
Átomo central: unido a 2 o más átomos
Átomo terminal: unido sólo a 1 átomo
El H y el F siempre son terminales
Cómo dibujar las estructuras de Lewis
1)Determinar el número total de electrones de valenciaRestar las cargas si es un catión y sumarlas si es un anión
Ejemplo: PCl3
# e- de valencia: 5 + (3 x 7) = 26 e-
2) Identificar él o los átomos centrales Dibujar el esqueleto de la estructura
P Cl P Cl
Cl
ENLACE QUÍMICO
3) Escribir enlaces simples entre los átomos enlazados.
Restar 2 e- por cada enlace al número total de e-.
26 – (2 x 3) = 20 e-
4) Completar el octeto de los átomos
terminales
(excepto H que se completa con 2e-)
5) El resto de los e- se asignan al átomo central
6) Si el átomo central no completa el octeto, forma enlaces múltiples con pares de e- de los átomos laterales(no, en este caso)
ENLACE QUÍMICO
Otro ejemplo: HNO3
# e- de valencia: 1 + 5 + (3 x 6) = 24 e-1)
2)
3)
4)
O N O H OO N O H
O
24 – (2 x 4) = 16 e-
O N O H
O
6)
5)
O N O H
O
O N O H
O
No sobran electrones
+
g) H3O+ h) NH4+
g)
h)
Enlace MetálicoEl enlace metálico se establece entre átomos metálicos. Los átomos metálicos dejan libres electrones s y d adquiriendo estructura de gas noble u otras estructuras electrónicas especialmente estables.
Se forma así, un conjunto de iones positivos (restos positivos) que se ordenan en forma de redes, los electrones liberados se deslocalizan, moviéndose libremente por una extensa región entre los iones positivos, formando lo que se conoce con el nombre de "nube electrónica".
Enlace Metálico
Enlace MetálicoAlgunos tipos de redes cristalinas metálicas
Red cristalina de Hierro
EMPAQUETAMIENTO CUBICO CENTRADO EN EL CUERPO
(Atomium Bruselas)
Enlace metálico
Cuando los átomos metálicos se unen, se desprenden de sus electrones de valencia.
Estos electrones quedan deslocalizados en una red metálica.
¿Cómo están unidos los átomos en los
metales, como por ejemplo en el cobre o
en el sodio?
La red metálica está formada por un conjunto de cationesmetálicos sumergidos en un mar de electrones deslocalizados, que transportan la carga eléctricay que no pertenecen a ningún átomo en concreto.
Metal cobre Metal sodio
Las fuerzas intermoleculares son las fuerzas de atracción existentes entre moléculas con enlace covalente.
Estas fuerzas están presentes en las sustancias covalentes cuando se encuentran en estado sólido o líquido.
Las fuerzas intermoleculares pueden ser de dos clases:
– Enlace por fuerzas de Van der Waals
• Fuerzas de London
• Fuerzas dipolo-dipolo. Fuerzas de orientación
– Enlace por puentes de hidrógeno
Fuerzas intermoleculares
Interacciones dipolo-dipoloSe presentan entre moléculas covalentes polares.
Se deben a la interacción entre los dipolos que constituyen las moléculas.
Fuerzas intermoleculares
Las moléculas polares se atraen entre sí debido a las atracciones entre sus dipolos
Fuerzas intermolecularesInteracciones por puentes de hidrógenoPodría considerarse como un enlace dipolo-dipolo, pero de gran intensidad.
Se presenta entre moléculas que tienen el hidrógeno unido a un elemento muy electronegativo: F, N, O.
También presentan este tipo de enlace otras moléculas como HF,NH3 y otras muchas moléculas orgánicas.
Al estar unido el átomo de hidrógeno con un elemento muy electronegativo, oxígeno en este caso, el par de electrones del enlace estará muy atraído por éste último. En la molécula de agua se forman dos polos, O polo negativo y H polo positivo.
Entonces el átomo de H forma una unión electrostática con el átomo de O de una molécula vecina. Esta unión es un enlace por puentes de hidrógeno.
Moléculas de agua
Fuerzas intermoleculares
Puentes de hidrógeno
Interacciones por puentes de hidrógeno
Fuerzas intermoleculares
Interacciones mediantes las fuerzas de LondonSe presentan entre moléculas covalentes apolares.
Se deben a la aparición de dipolos instantáneos que se crean con el movimiento de los electrones.
Fuerzas intermoleculares
Sustancia Iónica
Sustancia Metálica
Sustancia Atómica
Sustancia Molecular
Partículasconstituyent
esCationes y Aniones
Cationes y electrones deslocalizados
Átomos Moléculas
Tipos de uniones
Fuerzas electrostáticas
Enlace iónico
Fuertes
Fuerzas electrostáticas
Enlace metálico
Fuertes o Débiles
Compartición de pares de electrones
Enlace covalente
Muy Fuertes
Uniones intermoleculares
Van der WaalsEnlace de hidrógeno
Débiles
Au3+ e-
C
H2O
Tipos de sustancias
Tipos de sustanciasSustancia
IónicaSustancia Metálica
Sustancia Atómica
Sustancia Molecular
Partículasconstituyent
esCationes y Aniones Cationes y electrones
deslocalizadosÁtomos Moléculas
Tipos de uniones
Fuerzas electrostáticas
Enlace iónico
Fuertes
Fuerzas electrostáticas
Enlace metálico
Fuertes o Débiles
Compartición de pares de electrones
Enlace covalente
Muy Fuertes
Uniones intermoleculares
Van der WaalsEnlace de hidrógeno
Débiles
Propiedades mecánicas
Duras y frágiles Duras o blandas Muy duras Muy blandas
Propiedades eléctricas
Aisladoras Conductoras Aisladoras Aisladoras
Puntos de fusión
Altos Moderados o altos Muy altos Bajos o moderados
Solubilidad Solubles en agua y disolventes polares
Insolubles en todos los disolventes
Solubles en otros metales en estado líquido (aleaciones)
Insolubles en todos los disolventes
Apolares: insolubles en disolventes polares, solubles
en disolventes no polaresPolares: solubles en
disolventes polares, insolubles en disolventes no polares
Otras propiedades
Fundidos o disueltos conducen la electricidadQuebradizos
Brillo metálicoGran densidadDúctiles y maleables
Ejemplos NaCl, K2CO3, CaF2 Na, Fe, Al, Cu B, C: diamante y grafito, Si, Ge, As, Sb, SiO2, SiC, NB
O2 ,Cl2, CO2, H2O, etanol: C2H5OH, S8, Naftaleno: C10H10
ARQUITECTURA MOLECULAR
H O H · ·
· ·
Angulares: Agua, H2O
Piramidal: Amoníaco, NH3
N
H N H
H
:
Estructura de Lewis
Geometríaelectrónica
Geometríamolecular
H C H
H
H
Tetraédrica: Metano, CH4
FELIZ DÍA
y
¡Bendiciones para todos!