L'ENLLAÇ L'ENLLAÇ QUÍMICQUÍMIC

ÍNDEX U.D. 2 L'ENLLAÇ QUÍMICÍNDEX U.D. 2 L'ENLLAÇ QUÍMIC

L'ENLLAÇ QUÍMICL'ENLLAÇ QUÍMIC

Existeixen 118 elements químics diferents però milions de compostos. Això és degut a la propietat dels àtoms d'enllaçar-se amb altres àtoms o dit d'una altra manera, això és degut a l'enllaç químic.

Els àtoms s’uneixen perquè així es crea una situació més estable, d’energia més baixa, que la dels àtoms per separat.

La força d'atracció que manté els àtoms units s'anomena força d'enllaç i és una força d'origen elèctric, és a dir, l'origen d'aquesta força està relacionada amb els electrons que tenen els àtoms.

S'anomena enllaç químic la unió que es produeix entre els àtoms que constitueixen un element o un compost.

L'ENLLAÇ QUÍMICL'ENLLAÇ QUÍMIC

El resultat de la unió d'àtoms gràcies a l'enllaç químic pot ser:

Una agrupació discreta d'àtoms, que anomenem molècula.

Una estructura contínua de milers d'àtoms ordenats regularment en l'espai, formant xarxes cristal·lines o cristalls.

CONCEPTES RELACIONATS AMB L'ENLLAÇ QUÍMICCONCEPTES RELACIONATS AMB L'ENLLAÇ QUÍMIC

REGLA DE L'OCTET

Quan es forma un enllaç químic els àtoms reben, cedeixen o comparteixen electrons de tal manera que la capa més externa de cada àtom contingui vuit electrons, i així adquireix l'estructura electrònica del gas noble més proper en el sistema periòdic.

Aquesta regla la compleixen, amb algunes poques excepcions, els àtoms dels elements dels grups 1 i 2 i del 13 al 17.

CONCEPTES RELACIONATS AMB L'ENLLAÇ QUÍMICCONCEPTES RELACIONATS AMB L'ENLLAÇ QUÍMIC

NOMBRE D'OXIDACIÓ

El nombre d'oxidació es defineix com la suma de càrregues positives i negatives d'un àtom, la qual cosa indirectament indica el nombre d'electrons que l'àtom ha guanyat, ha cedit o ha compartit en la formació un compost.

Positiu: quan l'àtom cedeix o comparteix electrons.

Negatiu: quan l'àtom guanya electrons en formar el compost.

Els metalls només tenen nombres d'oxidació positius. Sempre cedeixen electrons.

Els no-metalls tenen nombres d'oxidació negatius o positius, segons l'àtom amb què s'enllacin poden guanyar o compartir electrons.

El nombre d'oxidació d'àtoms neutres és igual a zero.

En les molècules neutres, la suma dels estats d'oxidació dóna zero.

NOMBRES D'OXIDACIÓ DELS ELEMENTSNOMBRES D'OXIDACIÓ DELS ELEMENTS

CONCEPTES RELACIONATS AMB L'ENLLAÇ QUÍMICCONCEPTES RELACIONATS AMB L'ENLLAÇ QUÍMIC

ELECTRONEGATIVITAT

L’electronegativitat mesura la tendència d’un àtom a atreure els electrons quan s’enllaça amb altres àtoms.

Els elements més electronegatius són els halògens, i el segueixen els no-metalls. Els metalls són poc electronegatius (són electropositius).

En la taula periòdica l'electronegativitat augmenta d'esquerra a dreta (→) i de baix a dalt (↑)

L’escala per mesurar l’electronegativitat va ser proposada per Linus C. Pauling i va del 0 al 4.

Dels elements coneguts el de menor electronegativitat és el franci (0,7) i el més electronegatiu el fluor (4).

CONCEPTES RELACIONATS AMB L'ENLLAÇ QUÍMICCONCEPTES RELACIONATS AMB L'ENLLAÇ QUÍMIC

ELECTRONEGATIVITAT

CONCEPTES RELACIONATS AMB L'ENLLAÇ QUÍMICCONCEPTES RELACIONATS AMB L'ENLLAÇ QUÍMIC

ELECTRONEGATIVITAT

CONCEPTES RELACIONATS AMB L'ENLLAÇ QUÍMICCONCEPTES RELACIONATS AMB L'ENLLAÇ QUÍMIC

DIAGRAMA DE LEWISL'estructura de Lewis permet il·lustrar de forma senzilla els enllaços químics i és utilitzada especialment en la representació de l'enllaç covalent.

En els diagrames de Lewis el símbol de l'element està envoltat de punts o petites creus que corresponen al nombre d'electrons presents en la capa de valència.

ELECTRONS DE VALÈNCIA ELECTRONS DE VALÈNCIA

CONCEPTES RELACIONATS AMB L'ENLLAÇ QUÍMICCONCEPTES RELACIONATS AMB L'ENLLAÇ QUÍMIC

DIAGRAMA DE LEWIS

Les estructures de Lewis permeten fer representacions de molècules complexes, on hi ha implicats molts enllaços químics.

TIPUS D'ENLLAÇ QUÍMICTIPUS D'ENLLAÇ QUÍMIC

Enllaç iònic:

L'enllaç iònic es forma a partir d'un metall i un no-metall. El metall, amb l'electronegativitat més petita, perd electrons (es transforma en un catió) i el no-metall, amb l'electronegativitat més gran guanya electrons (es transforma en un anió). Quan s'uneixen els dos ions de càrregues oposades formen un cristall iònic, una xarxa tridimensional.

Enllaç covalent:

Es produeix quan es combinen no-metalls amb no-metalls. Els àtoms enllaçats assoleixen l'estabilitat compartint parells d'electrons.

Enllaç metàl·lic

L'enllaç metàl·lic es forma entre àtoms del tipus metall. Els àtoms perden els seus electrons de valència, aquests s'ajunten al voltant dels cations formant un núvol, els electrons restants es mouen pel núvol.

TIPUS D'ENLLAÇ QUÍMICTIPUS D'ENLLAÇ QUÍMIC

ENLLAÇ IÒNICENLLAÇ IÒNIC

● Es produeix entre metalls i no-metalls.

● Els metalls perden electrons i es converteixen en cations, mentre que els no-metalls guanyen electrons i formen anions.

● Els ions positius i negatius es mantenen units mitjançant forces electrostàtiques, molt fortes. Aquesta força és fruit de l’atracció entre ions de signe oposat.

● Els ions s’ordenen en una xarxa iònica tridimensional,NO formen MOLÈCULES, formen CRISTALLS IÒNICS (xarxa cristal·lina tridimensional)

ENLLAÇ IÒNICENLLAÇ IÒNIC

Un exemple molt comú de compost iònic és la sal comuna (NaCl)

El sodi (Na) és un metall alcalí que es troba al primer grup i al tercer període de la taula periòdica. El seu nombre atòmic és 11 (Z=11); per tant, té 11 electrons que es distribueixen: 1s2 2s2 2p6 3s1

Per tenir vuit electrons a l'últim nivell, pot perdre l'electró més extern i adquirir l'estructura del Ne, que és el gas noble més proper.

àtom de sodi (Na) catió de sodi (Na+)

perd un electró

ENLLAÇ IÒNICENLLAÇ IÒNIC

El clor (Cl) és un no-metall halogen que es troba al grup 17 i al tercer període de la taula periòdica. El seu nombre atòmic és 17 (Z=17), per tant, té 17 electrons que es distribueixen: 1s2

2s2 2p6 3s2 3p5

Per adquirir l'estructura electrònica del gas noble més proper, l' Ar, només li cal guanyar un electró.

àtom de clor (Cl) anió de clor (Cl-)

guanya un electró

ENLLAÇ IÒNICENLLAÇ IÒNIC

L'enllaç entre els àtoms de sodi i els àtoms de clor es pot interpretar com la transferència d'un electró de l'àtom de sodi a l'àtom de clor per formar ions amb càrregues de signe contrari.

És important recordar que el NaCl no està format per molècules diatòmiques de sodi i clor, sinó que quan es combinen aquests àtoms es forma un agregat de ions positius i negatius units amb forces molt fortes de caràcter electrostàtic.

Aquest agregat forma una estructura contínua tridimensional anomenada cristall iònic.

En aquest cas, la fórmula NaCl ens indica la proporció entre els ions, és a dir, que en el compost hi ha el mateix nombre de ions positius i negatius.

formació d'un cristall iònic

ENLLAÇ IÒNICENLLAÇ IÒNIC

La sal comuna (NaCl) és un exemple de compost iònic.

En un compost iònic, la fórmula només ens indica la proporció en què es troben els àtoms. En l'enllaç iònic no es formen molècules aïllades. Els compostos iònics són sòlids cristal·lins.

ENLLAÇ IÒNICENLLAÇ IÒNIC

En un compost iònic, la fórmula empírica només ens indica la proporció en què es troben els àtoms.

En l'enllaç iònic no es formen molècules aïllades. Els compostos iònics formen xarxes cristal·lines: són sòlids cristal·lins.

Blenda:

sulfur de zinc (ZnS)

Fluorita:

fluorur de calci (CaF2)

Rútil:

òxid de titani (TiO2)

ENLLAÇ IÒNICENLLAÇ IÒNIC

El fluorur de liti (LiF) és un exemple de compost iònic.

PROPIETATS DELS COMPOSTOS IÒNICSPROPIETATS DELS COMPOSTOS IÒNICS

● Són sòlids en les condicions ordinàries de temperatura i pressió.

● Tenen alts punts de fusió i ebullició.

● Els ions no es troben en llibertat dins de la xarxa cristal·lina, per això no condueixen el corrent elèctric en estat sòlid, però sí que ho fan en dissolució o fosos, àmbit en el qual els ions poden moure's en llibertat.

● Són solubles en dissolvents polars com l'aigua però insolubles en dissolvents no polars. (Un vídeo on es mostra com es dissolt la sal en aigua)

● Són fràgils, es trenquen amb facilitat. Una força pot fer lliscar unes capes de ions sobre les altres, i al variar l'entorn dels ions pot haver-hi forces de repulsió entre càrregues del mateix signe.

Veure animació

PROPIETATS DELS COMPOSTOS IÒNICSPROPIETATS DELS COMPOSTOS IÒNICS

Els compostos iònics són solubles en dissolvents polars com l'aigua però insolubles en dissolvents no polars. (Un vídeo on es mostra com es dissolt la sal en aigua)

L' ENLLAÇ COVALENTL' ENLLAÇ COVALENT

Es produeix quan es combinen no-metalls amb no-metalls. Els àtoms enllaçats assoleixen l'estabilitat compartint parells d'electrons (ningú dels dos té tendència a cedir electrons, així que compartiran).

En aquest tipus d'enllaç el parell d'electrons (un de cada àtom) es concentren entre els dos nuclis dels àtoms que s'enllacen, de manera que aquests dos electrons passen a ser atrets pels dos nuclis alhora i acaben pertanyent a tots dos àtoms a la vegada.

Aquest parell d’electrons s’anomena doblet enllaçant.

ENLLAÇ COVALENTENLLAÇ COVALENT

En l'enllaç covalent la compartició pot ser:

- ENLLAÇ SIMPLE: comparteixen 1 parella d'electrons (2 electrons).

- ENLLAÇ DOBLE: comparteixen 2 parelles d'electrons (4 electrons)

- ENLLAÇ TRIPLE: comparteixen 3 parelles d'electrons (6 electrons).

ENLLAÇ COVALENTENLLAÇ COVALENT

L'enllaç covalent es representa amb els diagrames de Lewis

TIPUS D'ENLLAÇ COVALENTTIPUS D'ENLLAÇ COVALENTDistingim dos tipus d'enllaç covalent:

ENLLAÇ COVALENT NO POLAR o APOLAR

Els electrons d’un doblet enllaçant estan compartits i pertanyen als dos àtoms per igual. Són àtoms d’electronegativitat igual o molt semblant i per tant atrauran els electrons amb la mateixa intensitat. En la majoria de casos són enllaços entre àtoms iguals.

Ex: Cl2, O2, H2, N2...

ENLLAÇ COVALENT POLAR

Els electrons d’un doblet enllaçant no estan compartits per igual. Es troben més pròxims a un dels dos àtom, hi ha una atracció desigual d'electrons. Són àtoms d’electronegativitat diferent i els electrons estan més pròxims a l’àtom més electronegatiu.

Ex: H2O, CO2, NH3, HCl,...

TIPUS D'ENLLAÇ COVALENTTIPUS D'ENLLAÇ COVALENT

MOLÈCULES O CRISTALLS ATÒMICSMOLÈCULES O CRISTALLS ATÒMICS

Les substàncies moleculars es representen simbòlicament per mitjà d'una fórmula molecular, que indica el nombre exacte d'àtoms de cada classe que hi ha en la molècula.

L'enllaç covalent entre àtoms dóna lloc a SUSTÀNCIES MOLECULARS: els àtoms en enllaçar-se formen una molècula.

Hi ha uns pocs casos en què els enllaços covalents es produeixen entre àtoms de no metall, iguals o diferents, estenent-se en les tres direccions de l'espai formant un agregat atòmic tridimensional que reben el nom de CRISTALLS ATÒMICS O COVALENTS. Aquest compostos tenen propietats especials.

Els cristalls atòmics es representen simbòlicament a partir d'una fórmula empírica, que indica la proporció d'àtoms que hi ha en el cristall atòmic.

LES MOLÈCULES COVALENTSLES MOLÈCULES COVALENTS

L'enllaç covalent entre àtoms d'igual electronegativitat dóna lloc a MOLÈCULES APOLARS.

H2, Cl2, O2 i N2 són exemples de molècules covalents apolars.

H2

O2

LES MOLÈCULES COVALENTS LES MOLÈCULES COVALENTS

N2

metà: CH4

TIPUS D' ENLLAÇ COVALENTTIPUS D' ENLLAÇ COVALENTH2O, CO2 i HCl són exemples de molècules covalents polars.

HCl

TIPUS D' ENLLAÇ COVALENTTIPUS D' ENLLAÇ COVALENT MOLÈCULES COVALENTS POLARS

L'amoníac, NH3, també és una molècula covalent polar.

LES MOLÈCULES COVALENTSLES MOLÈCULES COVALENTS

TIPUS D' ENLLAÇ COVALENTTIPUS D' ENLLAÇ COVALENT

En MOLÈCULES molt més grans també pot haver-hi enllaç covalent

LES MOLÈCULES COVALENTSLES MOLÈCULES COVALENTS

Nylon

ADN

Hemoglobina

TIPUS D' ENLLAÇ COVALENTTIPUS D' ENLLAÇ COVALENTELS CRISTALLS COVALENTSELS CRISTALLS COVALENTS

Un exemple de cristall covalent és el diamant: cada carboni està unit a quatre àtoms de carboni, i tots els enllaços carboni-carboni són covalents, dirigits en les direccions dels vèrtexs d'un tetraedre, intensos i difícils de trencar.

C: 1s2 2s2 2p2 4e-

Els cristalls covalents són sòlids i durs, amb punts de fusió i ebullició elevats, i són aïllants i insolubles.

TIPUS D' ENLLAÇ COVALENTTIPUS D' ENLLAÇ COVALENTELS CRISTALLS COVALENTSELS CRISTALLS COVALENTS

El diamant és una forma al·lotròpica del carboni, però la més comuna és el grafit.

En el grafit, els àtoms de C se situen en els vèrtexs dels hexàgons i acaben formant una estructura laminar. Aquestes làmines estan unides entre si d'una manera molt feble.

El grafè és un altre al·lòtrop del carboni que té una estructura laminar plana semblant al grafit però d'un sol àtom de gruix.

El carboni enllaçat covalentment amb altres carbonis és capaç de formar diferents estructures o formes al·lotròpiques.

El grafè és un material que ofereix moltes possibilitats per les seves propietats.

ENLLAÇ COVALENT: CARACTERÍSTIQUESENLLAÇ COVALENT: CARACTERÍSTIQUES

RECORDEM LES CARACTERÍSTIQUES DE L'ENLLAÇ COVALENT:

● Es produeix entre no-metalls. Els únics elements de la taula periòdica que formen enllaços covalents són els d’electronegativitat alta.

● Els àtoms comparteixen parells d'electrons.

● Quan els dos àtoms enllaçats són iguals, l'enllaç és no polar. Si els àtoms enllaçats són diferents, sempre hi ha un d'ells amb més tendència a atreure els electrons. En aquest cas l'enllaç és polar.

● Quan es formen molècules, les forces d'enllaç entre els àtoms que formen la molècula són fortes, però les forces entre les molècules (forces intermoleculars) són dèbils. Les forces intermoleculars són diferents per substàncies polars i no polars.

● En els cristalls covalents els àtoms comparteixen electrons però no formen molècules. Els àtoms es distribueixin en determinades direccions formant una estructura gegant. Les forces que mantenen units a tots els àtoms són fortes.

ENLLAÇ COVALENT: PROPIETATSENLLAÇ COVALENT: PROPIETATS

● En general, els punts de fusió i ebullició de les substàncies moleculars són baixos, per això es troben en estat gasós.

● Segons el seu pes atòmic es poden trobar en estat líquid o sòlid, però de característiques molt volàtils.

● Els cristalls covalents tenen alts punts de fusió i ebullició.

● Les substàncies covalents no són conductores del corrent elèctric.

● Les substàncies moleculars no polars són solubles en dissolvents no polars.

● Les substàncies moleculars polars són solubles en dissolvents polars.

● Els cristalls covalents són molt poc solubles en qualsevol dissolvent.

ELECTRONEGATIVITAT I TIPUS D'ENLLAÇELECTRONEGATIVITAT I TIPUS D'ENLLAÇ

Covalent no polar: diferència inferior a 0.4

En general, els valors d'electronegativitat dels àtoms determinen el tipus d'enllaç que es formarà en la molècula que els combina.

Així, segons la diferència entre les electronegativitats d'aquests es pot determinar si l'enllaç serà:

Iònic: diferència superior o igual a 1.7

Covalent polar: diferència entre 1.7 i 0.4

DIFÈNCIES ENTRE ENLLAÇ COVALENT I IÒNICDIFÈNCIES ENTRE ENLLAÇ COVALENT I IÒNIC

● Són sòlids amb punts de fusió alts, a temperatures > 400 ºC).

● Molts són solubles en dissolvents polars com l'aigua.

● La majoria són insolubles en dissolvents no polars.

● Els compostos fosos condueixen bé l'electricitat perquè contenen partícules mòbils amb càrrega (ions).

● Les solucions aquoses condueixen bé l'electricitat perquè contenen partícules mòbils amb càrrega (ions)

● Són gasos, líquids o sòlids, amb punts de fusió baixos, en general <300 ºC.

● Molts d'ells són insolubles en dissolvents polars.

● La majoria és soluble en dissolvents no polars.

● Els compostos líquids o fosos no condueixen l'electricitat.

● Les solucions aquoses solen ser males conductores de l'electricitat perquè no contenen partícules amb càrrega.

ENLLAÇ IÒNIC ENLLAÇ COVALENT

L'ENLLAÇ METÀL·LICL'ENLLAÇ METÀL·LIC

Es produeix entre àtoms de metall.

Els àtoms dels metalls perden els electrons de valència, però aquests electrons no són guanyats per cap àtom (cap àtom de metall vol guanyar-los) sinó que queden deslocalitzats i es mouen lliures entre els cations de metall formant un núvol electrònic.

L'ENLLAÇ METÀL·LICL'ENLLAÇ METÀL·LIC

Es forma d'aquesta manera una estructura tridimensional que queda cohesionada perquè la repulsió entre les càrregues positives és contrarestada pel núvol d'electrons que es mou entre els cations.

Les forces d'atracció entre els ions positius i els electrons són molt fortes.

L'ENLLAÇ METÀL·LICL'ENLLAÇ METÀL·LIC

- Són sòlids, excepte el mercuri que és líquid.

- Les forces d'atracció entre els cations i els electrons són fortes, i això determina que els punts de fusió i ebullició dels metalls siguen alts.

- Són bons conductors del corrent elèctric gràcies als electrons que es mouen lliurement.

- Tenen una brillantor característica

- Són deformables, és a dir dúctils i mal·leables. Això s'explica pel fet que no hi ha enllaços amb una direcció determinada. Es poden deformar per obtenir fils i làmines perquè la deformació de la xarxa no provoca situacions inestables.

Ampliació...Ampliació...

Animació: molècules inorgàniques a Educaplus

Vídeo: L'aigua és una molècula polar

Vídeo: el enlace iónico y el enlace covalente

Vídeo: Las diferencias entre metales y los no metales