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Participante: Gloria Soledad Cerna Alvites GOBIERNO REGIONAL DE LAMBAYEQUE
25/03/2015
2015
Ponentes:
Dr. César Augusto Monteza Arbulú
Mg. William Enrique Escribano Siesquén
Especialista del área de Ciencia, tecnología y ambiente de la UGEL
Chiclayo :
Mg. Rosa Esther Guzmán
Participante: Gloria Soledad Cerna Alvites
I Taller “Promoción del uso de material de laboratorio de ciencias para el logro de aprendizajes significativos de CTA”
Enlaces químicos y físicos
UNIDAD DE GESTIÓN EDUCATIVA LOCAL CHICLAYO”
“AÑO DE LA DIVERSIDAD PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIÓN”
M.Sc. Ing. William Escribano Siesquén
GOBIERNO REGIONAL DE LAMBAYEQUEUNIDAD DE GESTIÓN EDUCATIVA LOCAL
CHICLAYO“AÑO DE LA DIVERSIFICACIÓN PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIÓN”
SESIÓN 02ENLACES QUÍMICOS Y FÍSICOS
APRENDIZAJE ESPERADO: Conoce los tipos de enlaces químicos y físicos, su influencia en las propiedades y estructura de las
sustancias. Reconoce las diferencias entre las sustancias con enlace iónico y covalente en relación a la
conductividad eléctrica, solubilidad.INDICADOR:
Diferencia los tipos de enlace mediante experimentos aplicativos, demostrando orden y limpieza
ACTIVIDAD INICIAL
I. GENERALIDADES
Los enlaces químicos determinan las propiedades de las sustancias. Dependiendo del tipo de enlace la sustancia puede ser sólida, líquida o gaseosa; soluble o insoluble en agua y conductora o no de la corriente eléctrica. Recordemos que en solubilidad se cumple “que lo semejante disuelve a lo semejante” es decir, una sustancia se disuelve en otra cuando tiene el mismo enlace y presenta las mismas fuerzas intermoleculares (enlace físico); en efecto los compuestos covalentes no polares se disuelven en solventes covalentes no polares debido a la presencia de las fuerzas de dispersión de London. De igual manera, los compuestos covalentes polares son solubles en solventes polares por la presencia de las fuerzas dipolo-dipolo.
Son fuerzas de naturaleza electromagnética (eléctrica y magnética) predominantemente eléctrica que unen a los átomos y las moléculas. Si estas fuerzas unen átomos entre sí con el objetivo de formar moléculas, sistemas cristalinos, compuestos o iones poliatómicos, se llama enlace químico. Si unen moléculas polares y no polares se llama, físico o intermolecular y es determinante en las propiedades macroscópicas de las fases condensadas de la materia.
El enlace iónico se origina por la transferencia de electrones del metal hacia el no metal formando cationes y aniones, los cuales se mantienen unidos mediante una fuerza electrostática, aunque hay excepciones. El enlace covalente se origina entre no metales, donde existe una compartición de electrones y los átomos no metálicos se mantienen unidos mediante una fuerza electromagnética, principalmente eléctrica, que surge cuando los electrones compartidos son atraídos por los núcleos de los átomos enlazados.
El enlace metálico permite mantener unidos a los átomos metálicos formando redes tridimensionales de cationes en un mar de electrones de valencia Estos electrones se conservan unidos a una red de cationes mediante atracciones electrostáticas, pero están distribuidos uniformemente en toda la estructura, de modo que ningún electrón está asignado a algún catión específico.
Esta movilidad de los electrones justifica la conductividad eléctrica al aplicar una diferencia de potencial ya que éstos fluyen, de la terminal negativa hacia la positiva. La conductividad térmica, también puede explicarse gracias a esa alta movilidad de los electrones, que transfieren fácilmente energía cinética por todo el sólido. Otras propiedades que se desprenden de este enlace son la maleabilidad, ductibilidad, brillo metálico, tenacidad, etc.
La corriente eléctrica está formada por partículas cargadas en movimiento, por tanto, para que una sustancia sea capaz de conducir la electricidad, debe estar formada por partículas cargadas que puedan transportar la misma. Además estas partículas deben ser móviles para fluir a través del
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Se muestran diferentes sustancias, y responden a las siguientes preguntas: ¿Qué sustancias se disuelven entre sí? ¿Por qué no se disuelven algunas sustancias entre
sí? ¿Qué sustancias conducen la corriente eléctrica? ¿Qué debe tener una sustancia para conducir la
corriente eléctrica?
“PROMOCIÓN DEL USO DE MATERIAL DE LABORATORIO DE CIENCIAS PARA EL LOGRO DE APRENDIZAJES SIGNIFICATIVOS DE CTA” - 2015
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material. Se comprueba que una sustancia es conductora (electrolito) si forma parte del circuito eléctrico y permite el paso de electricidad.
Los enlaces intermoleculares son un conjunto de fuerzas de naturaleza eléctrica que determinan las propiedades macroscópicas de las sustancias, como el punto de fusión, de ebullición, solubilidades, etc. Por lo general, son más débiles que los enlaces interatómicos. Para determinar el tipo de enlace intermolecular, debemos conocer primero si una molécula es polar o apolar. Encontramos principalmente al enlace dipolo – dipolo, puente de hidrógeno y fuerzas de London.
El enlace dipolo – dipolo son fuerzas que mantienen unidas a moléculas polares, es decir, moléculas con dipolo permanente, su origen es electrostático. El enlace Puente de Hidrógeno es un tipo de enlace especial de interacción dipolo – dipolo, entre el hidrógeno y los átomos muy electronegativos como el F, O y N. Es el enlace intermolecular más fuerte. Estas moléculas siempre tienen pares de electrones no compartidos.
Las Fuerzas de Dispersión o de London don fuerzas débiles que permiten la unión de moléculas apolares y polares inducidas o instantáneas. Esta atracción es única en las moléculas apolares y se produce debido a la aparición de dipolos instantáneos o inducidos. Estas fuerzas crecen al aumentar su masa molecular y se deben a las atracciones existentes entre pequeños dipolos instantáneos que se crean con el movimiento de electrones.
II. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS
a) Materiales: 02 equipos de multitéster o equipo
conductor de luz y electricidad 05 vasos de precipitación de 50 mL 10 pipetas graduadas de 10 mL 20 tubos de ensayo y 4 picetas 04 gradillas 01 balanza 04 pinzas y 04 espátulas 04 bombillas de succión
b) Reactivos: Solución de ácido acético: CH3COOH
(vinagre) Agua destilada Azúcar de mesa: sacarosa NaCl Solución HCl cc Alcohol etílico: C2H5OH Acetona: CH3COCH3
Aceite de cocina
III. PROCEDIMIENTO Y EXPERIMENTACIÓN
EXPERIENCIA N°01: SOLUBILIDAD
1. En un tubo de ensayo mezclar cada una de las siguientes sustancias: a) 1 g de NaCl y 2 mL de agua b) 1 g de azúcar y 2 mL de agua
c) 0,5 mL de aceite y 2 mL de alcohol etílico d) 2 mL aceite de cocina y 1 mL de acetona
e) 1 g de azúcar en 1 mL de acetona f) 1 mL de acetona y 2 mL de alcohol etílico
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2. Anote las observaciones del experimento
N° Tubo
Reactivo 1 Reactivo 2 Observación
1 1 g de NaCl 2 mL de agua
La sal (sto) es una sustancia iónicaEl agua (ste) es una sustancia polar
Como las moléculas del agua son muy polares, se libera gran cantidad de energía permitiendo la hidratación de los iones calcio y cloruro. Esta energía es suficiente, supera la energía de la red cristalina de la sal permitiendo su disolución.
En la Solución salada, se cumple que una sustancia iónica se disuelve en un disolvente polar.
2 1 g de azúcar
2 mL de agua
El azúcar(sto) es una sustancia polarEl agua (ste) es una sustancia polarEn la molécula de azúcar existen grupos oxidrilo que permiten la formación de enlaces puente de hidrógeno (EPH) con las moléculas del agua, de ese modo se solvatan o hidratan.
En la Solución azucarada, se cumple que una sustancia polar se disuelve en un disolvente polar.
3 0,5 mL de aceite
2 mL de alcohol etílico
Aceite es una sustancia no polarAlcohol es una sustancia polar
El aceite es más denso que el alcohol, razón por la cual, el alcohol flota sobre el aceite, son líquidos no miscibles. Se forman fases.
Se cumple que una sustancia no polar no se disuelve en un disolvente polar.
4 2 mL aceite de cocina
1 mL de acetona
Aceite de cocina es una sustancia no polarAcetona es una sustancia polar
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No hay solubilidad5 1 g de
azúcar1 mL de acetona
No hay solubilidad, porque la acetona no es lo suficientemente polar como para destruir las interacciones intramoleculares de los enlaces de las moléculas de azúcar, ni tampoco por su poca polaridad puede estabilizar fuertemente los enlaces acetona-azúcar.
6 1 mL de acetona
2 mL de alcohol etílico
Acetona es una sustancia polarAlcohol etílico es una sustancia polar
Se cumple que una sustancia polar se disuelve en un disolvente polar.
EXPERIENCIA N°02: CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA
1. En un vaso de precipitación de 50 mL colocar 10 mL de las siguientes sustancias:
a) Solución de NaCl al 20% m/V b) Solución de alcohol etílico al 10% V/V
c) Solución de acetona al 10% V/V d) Solución de ácido acético al 5% V/V
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Si hay conductividad eléctrica No hay conductividad eléctrica
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e) Solución de azúcar al 10 % m/V f) Solución de HCl cc
2. Introduzca en cada una de las soluciones los electrodos del multitéster o en el equipo conductor de luz y electricidad, teniendo en cuenta que al realizar cada experiencia los electrodos deben lavarse previamente con agua destilada.
3. Anote las observaciones de cada experimento:
Vaso de precipitació
n
Solución/ Tipo de solución Conductividad eléctrica
1 Solución de NaCl al 20% m/V Hay conductividad eléctrica2 Solución de alcohol etílico al 10% V/V No hay conductividad eléctrica3 Solución de acetona al 10% V/V No hay conductividad eléctrica4 Solución de ácido acético al 5% V/V Hay conductividad eléctrica5 Solución de azúcar al 10 % m/V No hay conductividad eléctrica6 Solución de HCl cc Hay conductividad eléctrica
IV. INTERPRETACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
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No hay conductividad eléctricaEn la dilución de ácido acético con agua
(conocida como vinagre) si hay conductividad eléctrica
No hay conductividad eléctricaHay solubilidad, pero no existe
ionización
Si hay conductividad eléctricaEl agua permite ionizar al ácido clorhídrico
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En la experiencia nº1
Para que una sustancia se disuelva en otra debe existir semejanza en las polaridades de sus moléculas. Por ejemplo el agua es un compuesto polar, por ello disuelve con facilidad a las sustancias polares como son los ácidos, hidróxidos y sales inorgánicas (ej. NaCl) y a los compuestos orgánicos polares (ej. alcohol, azúcar). Esta regla no es absoluta, ya que existen compuestos inorgánicos altamente polares que son insolubles en agua como son los carbonatos, fosfatos (exceptuando a los del grupo IA y del NH4+), los hidróxidos (exceptuando los del grupo IA y el Ba(OH)2) y los sulfuros (exceptuando a los del grupo IA, IIA, del NH4 + ) esta situación está relacionada con el tamaño de la molécula y las fuerzas ínter iónicas.
La solubilidad de un compuesto en un determinado solvente depende de la naturaleza química del soluto y solvente, la temperatura y la presión. Es necesario tener presente que:
Un soluto polar tiende a disolverse bien en un solvente polar. Soluto apolar tiende a disolverse bien en un solvente apolar.
Los compuestos se dividen en tres grandes categorías llamados solubles, ligeramente solubles e insolubles. Específicamente, para los líquidos se recurre a términos más específicos: miscible e inmiscible. Aquellos líquidos que pueden mezclarse entre sí y formar una solución acuosa son sustancias miscibles (ejemplo: agua y alcohol), y los líquidos que no forman soluciones o son insolubles entre sí se denominan inmiscibles (ejemplo: agua y aceite).
En la experiencia nº2
No todas las soluciones permiten la conductividad eléctrica y ello se debe a que son compuestos
covalentes y cuando conducen electricidad son compuestos iónicos( disueltos en agua), como es en el
caso del cloruro de sodio (NaCl), alcohol etílico, acetona y el azúcar. Pero en el caso del ácido acético y
el ácido clorhídrico si conduce electricidad a pesar de ser compuestos covalentes, esto sucede porque
tienen la propiedad de ionizarse permitiendo la conductividad eléctrica. En ambos casos el agua los
hace ionizar permitiendo la disociación y por ende la conductividad eléctrica.
V. CONCLUSIONES
De las experiencias realizadas podemos concluir:
Una sustancia se disuelve en otra cuando hay semejanza en las polaridades de sus moléculas. Por ejemplo el agua es un compuesto polar, por ello disuelve con facilidad a las sustancias polares como son los ácidos, hidróxidos y sales inorgánicas (NaCl) y a los compuestos orgánicos polares (alcohol etílico, acetona).
Las sustancias se consideran insolubles cuando la solubilidad es menor a 0,1 mg de soluto por cada 100g disolvente.
Cuando un líquido no se disuelve en otro líquido se dice que no son miscibles. La conductividad electrolítica en medios líquidos (Disolución) está relacionada con la presencia
de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos.
Los compuestos iónicos puros no conducen electricidad excepto cuando están disueltos en agua. Los compuestos covalentes no conducen electricidad excepto los ácidos porque tienen la propiedad de ionizarse.
Las sales son compuestos iónicos disueltos en agua por lo tanto permiten la conductividad eléctrica.
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Los ácidos inorgánicos (HCl, H2SO4, HClO4, H3SPO4) fuertes son compuestos covalentes que conducen la corriente eléctrica porque con el agua se ionizan.
Los ácidos orgánicos presentan mayor peso molecular por lo tanto hay menor solubilidad y como consecuencia no conducen la corriente eléctrica.
El grafito es un compuesto covalente que en su estado natural conduce la corriente eléctrica.
VI. CUESTIONARIO
1. ¿Cuándo una sustancia es soluble en otra?
La solubilidad de una sustancia depende principalmente de la naturaleza (covalente o iónica) y estructura molecular o iónica (tipo de cristal). Los factores externos que las modifican son, principalmente, la temperatura y la presión. Este último factor no influye mucho en la solubilidad de sólidos y líquidos, pero es muy significativo en solutos gaseosos.
2. ¿De qué manera influyen los enlaces químicos y físicos en la solubilidad de las sustancias?La solubilidad de una sustancia en otra está determinada por el equilibrio de fuerzas intermoleculares entre el disolvente y el soluto, y la variación de entropía que acompaña a la solvatación. Factores como la temperatura y la presión influyen en este equilibrio, cambiando así la solubilidad.
3. ¿Por qué algunas sustancias conducen la corriente eléctrica y otras no?Porque las sustancias pueden ser compuestos iónicos o covalentes pero hay que tener en cuenta lo siguiente los compuestos iónicos no conducen electricidad excepto cuando están disueltos en agua. Los compuestos covalentes no conducen electricidad excepto los ácidos porque tienen la propiedad de ionizarse. Las sales son compuestos iónicos disueltos en agua por lo tanto permiten la conductividad eléctrica.
4. ¿Qué son soluciones electrolitos y cuál es el papel que cumplen en los procesos biológicos?Los electrolitos son sustancias, que al disolverse en el agua de las células del cuerpo se rompen en pequeñas partículas que transportan cargas eléctricas. El papel que juegan es el de mantener el equilibrio de los fluidos en las células para que éstas funcionen correctamente. Los electrolitos principales son:
El sodio es uno de los electrólitos (iones libres) más importantes del organismo. Se localiza principalmente en el líquido extracelular.Encargado de regular la distribución del agua en el cuerpo, participar en la transmisión de los impulsos nerviosos de las neuronas y posibilitar las contracciones musculares. La bomba sodio-potasio es uno de los componentes esenciales de las membranas celulares, que permite generar un potencial eléctrico, indispensable para las funciones mencionadas.
El potasio es el principal ión del interior de las células. Junto con el sodio, constituye la bomba de sodio-potasio, elemento esencial para generar un potencial eléctrico en las membranas celulares.El mantener una carga eléctrica en la membrana de las células es imprescindible para que se puedan transmitir los impulsos nerviosos. El potasio también se requiere para poder transportar nutrientes al interior celular y expulsar los productos de desecho al medio extracelular.Respecto a la dietética, el potasio interviene en el metabolismo de los hidratos de carbono y en la síntesis de las proteínas.En definitiva, las funciones del potasio son muchas y muy variadas. La alteración de sus niveles puede llevar a problemas de tipo neurológico, endocrino, muscular y cardiovascular.
El calcio es el mineral más abundante del cuerpo. Aunque el 99% se encuentra en los huesos, también interviene en forma de ion en múltiples funciones bastante importantes, como por ejemplo la transmisión neuromuscular (funcionamiento de los músculos).El calcio también interviene en el tránsito de nutrientes a nivel de membrana celular y es necesario para que se pueda producir una correcta coagulación sanguínea.
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El análisis de sangre para averiguar los niveles de calcio es preceptivo en caso de padecer trastornos de coagulación, problemas óseos, problemas endocrinos, arritmias y enfermedades musculares, ya que su déficit o exceso puede estar implicado en estos problemas.
El fósforo es el segundo mineral más abundante del cuerpo. Se almacena mayoritariamente en los huesos y en los dientes, en combinación con el calcio. Un 15% está como iones fosfato en distintas partes del cuerpo, especialmente en los líquidos corporales y en los tejidos blandos. En las membranas celulares está presente en forma de fosfolípidos.Entre sus múltiples funciones, el fósforo destaca porque:- Es un elemento esencial para la acumulación de energía celular (en forma de ATP).- Forma parte de las cadenas de ADN y ARN.- Ayuda al buen funcionamiento de los huesos.- En forma de ion estimula las contracciones musculares y participa en la transmisión de los
impulsos nerviosos.
El magnesio es el segundo ion intracelular más abundante, después del potasio. La mayor parte se encuentra almacenado en los huesos. El resto está en la sangre, fundamentalmente en los glóbulos rojos. En su mayoría (el 70%) está en forma ionizada y se difunde por los diferentes tejidos.Solo el 45% del magnesio es absorbido y no se acumula en el organismo. Se elimina a través del hígado (vesícula biliar) y riñones, que regulan eficientemente su concentración.Su función más destacada: está relacionada con los enzimas ya que participa en su acción como cofactor y es vital para que realicen su función correctamente. Activa muchos enzimas de los que podemos destacar los implicados en la producción y uso del ATP (adenosintrifosfato), que es la molécula acumuladora de energía de las células.Otras de sus funciones son:- Estabilizar las cadenas de ADN y ARN.- Facilitar la formación del glucógeno en el metabolismo de la glucosa.- Ser necesario en la absorción del calcio y la vitamina C.- Ayudar a la correcta transmisión de los impulsos nerviosos. También reduce la excitabilidad
del Sistema Nervioso Central.- Ser imprescindible para el buen funcionamiento de los tejidos musculares. Encontramos
magnesio en: dátiles, frutos secos, remolacha, espinacas, patata, cereales integrales, pera, melocotón, albaricoque.
5. Realiza un esquema de los tipos de enlace e indica quienes conducen o no conducen la electricidad.
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VII. REFERENCIAS
Academia César Vallejo. (2004). Química .Tomos II. Lima: Lumbreras Editores.
Enciclopediasalud.com. Enciclopedia virtual. Electrolitos en el cuerpo humano. Recuperado de:
http://www.enciclopediasalud.com/categorias/cuerpo-humano/articulos/electrolitos-en-el-cuerpo-
humano
[Imagen de enlaces iónico y covalente]. Recuperado de: http://www.educarchile.cl/ech/pro/app/detalle?
ID=139509
[Imagen de enlaces por puente de hidrógeno]. Recuperado de:
http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/enlace-por-puente-de-hidrogeno
[Imagen de estructuras metálicas]. Recuperado de:
http://www.unedcervera.com/c3900038/ciencia_materiales/estructuras_metalicas.html
[Imagen de fuerzas de dispersión de London]. Recuperado de:
http://es.slideshare.net/MatiasGonzalez24/fuerzas-intermoleculares-26897862
[Imagen de fuerzas intermoleculares]. Recuperado
de:http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/53-fuerzas-intermoleculares.html
Wade, L. (2011). Química orgánica. Volumen 2. México: Pearson Educaction.
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