Libro de Quimica 1 Segundo Parcial

Parcial 2

Enlaces Quimicos.

Enlaces interatómicos.

Enlaces intermoleculares.

Índice

Parcial 2.- ¿Cómo se unen los átomos? 57

Regla del octeto. 58

Configuración puntual o estructura de Lewis 59

Tipos de enlace 59

Modelo de enlace iónico 59

Porcentajes de electrovalencia 59

Propiedades de los compuestos iónicos 61

El Modelo de enlace covalente 63

Propiedades de los compuestos covalentes 66

Modelo del enlace metálico 66

Mar de electrones 67

Teoría de bandas 67

Atracción entre moléculas 73

Dipolo-dipolo 75

Dipolo-dipolo inducido 75

Fuerzas de dispersión o de London 75

Puente de hidrógeno 78

Los nuevos materiales 82

56

130 INTERPRETA ENLACES QUÍMICOS E INTERACCIONES MOLECULARES

Inicio

Evaluación

Actividad: 1 Producto: Cuestionario. Puntaje:

Saberes

Conceptual Procedimental Actitudinal

Identifica los electrones de

valencia. Elabora estructuras de Lewis.

Valora la representación simbólica

utilizada en Química.

Autoevaluación

C MC NC

Calificación otorgada por el docente

Observa y analiza la configuración de los gases nobles. Contesta lo que se te solicita a

continuación.

2He 1s

2

10Ne 1s

2

2s2

2p6

18Ar 1s

2

2s2

2p6

3s2

3p6

36Kr 1s

2

2s2

2p6

3s2

3p6

4s2

3d10

4p6

54Xe 1s

2

2s2

2p6

3s2

3p6

4s2

3d10

4p6

5s2

4d10

5p6

86Rn 1s

2

2s2

2p6

3s2

3p6

4s2

3d10

4p6

5s2

4d10

5p6

6s2

4f14

5d10

6p6

A partir de la configuración algebraica de los gases nobles, escribe la configuración puntual o de Lewis para cada

uno de ellos.

¿Qué presentan en común las configuraciones de los gases nobles?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿Qué observas en la configuración del sodio si le quitamos el electrón de valencia?

11Na 1s

2

2s2

2p6

3s1

1s2

2s2

2p6

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Con base en la observación de las configuraciones de los gases nobles, ¿a qué asocias el término octeto?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Actividad: 1

57

Manuel

Text Box

¿Como se unen los atómos?

131 BLOQUE 5

Desarrollo

Los átomos se han considerado hasta ahora como partículas aisladas, pero realmente en su gran mayoría se

encuentran unidos con otros átomos de la misma especie, formando las moléculas de las sustancias llamadas

elementos o con otros de distinta especie, formando moléculas de las sustancias llamadas compuestos. Pero, ¿qué

es aquello mantiene unidos a los átomos o a las moléculas?

Para comprender y poder explicar cómo los átomos se unen para formar las sustancias sencillas o las sustancias

compuestas. Los estudiosos de la química han establecido un modelo teórico que permite explicar lo que ocurre

cuando se unen los átomos. A este modelo teórico se le ha llamado enlace químico, y se define como “la fuerza de

atracción que mantiene unidos a los átomos o iones o a las moléculas en las sustancias”. Diversos estudios han

determinado que los enlaces químicos se forman mediante las interacciones entre los electrones de valencia de los

átomos que se unen. Y dichos estudios también han determinado que dependiendo del tipo de enlace que une a los

átomos o a las moléculas, serán las propiedades de la sustancia que forman.

Para el entendimiento del modelo teórico del enlace químico, la configuración electrónica del nivel más externo de los

átomos, ya conocido como nivel de valencia, juega un papel decisivo. De esta configuración depende el tipo de

enlace que se forme.

Los gases nobles o inertes presentan una distribución electrónica con los orbitales “s” y “p” ocupados por completo

(s2

p6

), a esto se atribuye la razón de su máxima estabilidad. Los demás elementos poseen niveles de valencia con

orbitales “s” o “p” incompletos y de allí su mayor o menor inestabilidad o reactividad.

La formación espontánea de un enlace químico entre átomos, es una manifestación de la tendencia de cada átomo a

alcanzar el ordenamiento electrónico más estable posible, simulando así a los gases nobles o

inertes.

Regla del octeto.

En 1916 Gilbert Lewis y Walther Kossel propusieron esquemas muy similares para explicar el

enlace entre átomos; ambos establecieron que los átomos interaccionaban para modificar el

número de electrones en sus niveles electrónicos externos, con la finalidad de lograr una

estructura electrónica similar a la de un gas noble. A esta propuesta se le conoce como la teoría o

regla del octeto o regla de las especies isoelectrónicas por el caso del Helio.

La estructura de un gas noble consta de ocho electrones en el nivel más externo, con excepción del Helio, cuyo nivel

completo consiste sólo de dos electrones. Con lo que se atiende a elementos como son el

Hidrógeno, Litio, Berilio y Boro.

En conclusión todos los elementos tienden a adquirir una configuración electrónica estable, similar

a la estabilidad que presentan los elementos llamados gases nobles o inertes, por lo que los

átomos de aquellos elementos distintos a los gases nobles lo logran interactuando mediante

enlaces químicos con otros átomos y para ello lo hacen cediendo, aceptando o compartiendo uno

o más electrones.

El enlace químico entre los átomos se conoce como enlace atómico. Existen tres tipos

importantes de enlace atómico que permiten formar a un compuesto; estos son: iónico, covalente y metálico.

Las propiedades periódicas de los elementos; potencial de ionización, afinidad electrónica y electronegatividad,

permiten hasta cierto punto definir el comportamiento de los átomos al momento de presentar un posible enlace; es

así cómo aquellos átomos con bajo potencial de ionización, baja afinidad electrónica y baja electronegatividad, se

comportan cediendo uno o más electrones. Los átomos con alto potencial de ionización, alta afinidad electrónica y

alta electronegatividad, se comportan aceptando uno o más electrones, cuando estas propiedades entre los átomos a

enlazarse, son muy similares, lo que sucede es que pueden compartir uno o más electrones.

58


Configuración puntual o estructura de Lewis.

Solo los electrones de valencia son los que participan en la formación de los enlaces químicos. En la estructura de

Lewis (configuración puntual o de Lewis revisada en el bloque 3) los electrones de los orbitales externos se

representan por medio de puntos alrededor del símbolo del átomo. Estas estructuras sirven para ilustrar enlaces

químicos. Consiste en representar por medio de puntos a los electrones de valencia, donde el símbolo químico del

elemento representa al núcleo del mismo. Para distinguir los electrones de valencia de un átomo se usan puntos de

un color diferente a los puntos que representan a los electrones de valencia del otro átomo.

La estructura de Lewis puede ser empleada para representar tanto los enlaces iónicos como los enlaces covalentes.

En los enlaces electrovalentes se señala con una flecha la transferencia del electrón, del átomo menos electronegativo

al de mayor electronegatividad. En el caso de los enlaces covalentes, los electrones que se comparten se colocan

entre los símbolos de los átomos y pueden ser representados por un par de puntos, o un guión, cada guión

representa un par de electrones compartido o un enlace covalente.

Tipos de enlace.

Modelo de enlace iónico.

El enlace iónico ocurre cuando hay transferencia completa de uno o más electrones de un átomo a otro. El átomo que

pierde electrones deberá ser el de menor electronegatividad y se transforma en un ion positivo o catión, y el que

acepta electrones deberá ser el de mayor electronegatividad y se convierte en un ion negativo o anión. El número de

electrones perdidos o ganados dependerá de las necesidades del átomo para cumplir con la regla de las especies

isoelectrónicas, a su vez esa tendencia determina la valencia o capacidad de combinación del elemento.

Na - 1e–

Na+1

Mg - 2e–

Mg+2

F + 1e–

F–1

O + 2e–

O–2

En el momento en el que se forman los iones (+) y (-), se experimenta una fuerza de atracción de los iones de distinta

carga con carácter electrostático y por eso el enlace iónico se llama también electrovalente. Se considera que el

enlace es electrovalente cuando su porcentaje de electrovalencia es del 50% o mayor.

El porcentaje de electrovalencia, en la unión de dos elementos, se puede calcular en forma aproximada con el uso de

la siguiente tabla.

Porcentajes de electrovalencia.

Dif. Electr. 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

Porcentaje 0.5 1 2 4 6 9 12 15 19 22 26 30 34 39 43 47

Dif. Electr. 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0 3.1 3.2

Porcentaje 51 55 59 63 67 70 74 76 79 82 84 86 88 89 91 92

59

133 BLOQUE 5

Por ejemplo, la electronegatividad del sodio (Na) es 0.9 y la del cloro (Cl) 3.0, por tanto su diferencia es: 3.0–0.9=2.1

lo que da como resultado en la tabla un porcentaje de 67%; el compuesto NaCl se une por tanto por un enlace iónico

o electrovalente, es decir, su porcentaje de electrovalencia es mayor de 50%.

Otra forma de interpretar esta relación de electronegatividad sería: si la diferencia de electronegatividad es 1.7 o

mayor, el enlace es iónico; si la diferencia es menor a 1.7, se tiene un enlace covalente con cierta polaridad o polar; si

la diferencia es igual a cero, es un enlace 100% covalente y con cero de polaridad o no polar. Por ejemplo:

Determinación del enlace a partir de la electronegatividad.

Elementos Diferencia de electronegatividad Tipos de enlace

Na y Cl 3.0 – 0.9 = 2.1 Iónico

S y O 3.5 – 2.5 = 1.0 Covalente polar

N y N 3.0 – 3.0 = 0 Covalente no polar

En conclusión la formación de un compuesto iónico se debe a la reacción entre átomos de un metal con átomos de

un no metal. El átomo del metal al transferir electrones queda con carga positiva (catión) y el átomo del elemento no

metálico al aceptar electrones queda con carga negativa (anión); entonces, con la atracción de las fuerzas

electrostáticas se forma el enlace entre iones o sea un enlace iónico, tal como se observa en la unión del sodio (metal)

y el cloro (no metal); para formar el cloruro de sodio (NaCl):

Ejemplos de sustancias que presentan este tipo de enlace son: las sales, los óxidos metálicos y las bases que

contienen un metal y un no metal, como NaCl, CaF2, K

2O, BaS, NaOH, Ca(OH)

2. Como se observa, los elementos de

los grupos I y II se unen con elementos de los grupos VII y VI.

60


Propiedades de los compuestos iónicos.

Propiedades de los compuestos con este tipo de enlace:

Las sustancias iónicas se encuentran en la naturaleza formando redes cristalinas de forma geométrica (cúbica,

rómbica, hexagonal), por tanto son sólidas y se presentan en forma de cristales.

La atracción entre iones es muy fuerte, lo que hace difícil separarlos, para lograrlo se requieren de grandes

cantidades de energía por lo que las temperaturas de fusión y de ebullición son muy elevadas.

Fundidos o en solución acuosa, son buenos conductores de la corriente eléctrica, por lo que se les considera

electrolitos.

Son solubles en disolventes polares como el agua.

En solución son químicamente activos.

Actividad: 2

Resuelve lo siguiente.

Utilizando la tabla periódica y los porcentajes de electronegatividad, determina del siguiente listado qué

compuestos se formaron por enlace iónico.

Compuesto Enlace iónico

(compuesto iónico) Si/No

MgO

CaCl2

NO

KBr

CuF

HI

61

135 BLOQUE 5

Evaluación


Saberes


Identifica si un compuesto

presenta enlace iónico.

Realiza ejercicios en los que

demuestra la formación del

enlace iónico utilizando

estructuras de Lewis.

Valora la utilidad de los modelos

teóricos para explicar la

estructura de la materia.

Autoevaluación

C MC NC Calificación otorgada por el

docente

Actividad: 2 (continuación)

Representa, con la estructura de Lewis, la formación del enlace de los compuestos iónicos del

cuadro anterior.

Explica la aplicación de la regla del octeto en la formación de los compuestos: MgO y KBr.

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

Marca con una X las sustancias que en solución acuosa conducen la corriente eléctrica:

NaCl CO2 CaO Ba ClO

CaS PtF NO LiCl N2

62


El modelo de enlace covalente.

¿Cómo se combinan los átomos de los elementos que tienen similar electronegatividad?

Además de los compuestos iónicos, existe otro tipo de compuestos en los cuales los átomos están unidos por un

enlace covalente. Los átomos que se unen por enlace covalente forman unidades de compuesto llamadas moléculas.

Una molécula es “un conglomerado eléctricamente neutro de dos o más átomos unidos mediante enlaces covalentes,

que se comporta como una sola partícula”.

Los átomos que se unen mediante enlace covalente también deben cumplir con la regla del octeto, con excepción del

hidrógeno, que sólo acepta dos electrones en su capa de valencia.

A diferencia del enlace iónico, donde los átomos adquieren la configuración de gas noble mediante la pérdida o

ganancia de electrones de valencia, en el enlace covalente los átomos logran lo anterior al compartir los electrones de

valencia que forman el enlace, de ahí el nombre de enlace covalente. Se puede decir que el enlace covalente es “la

fuerza de atracción entre dos átomos como resultado de compartir uno o más pares de electrones”.

El enlace covalente es más común entre átomos de la misma especie o entre especies semejantes; esto es, los

átomos con electronegatividades iguales (mismo elemento) o ligeramente diferentes, pueden formar moléculas

compartiendo uno o más pares de electrones.

Los compuestos son covalentes cuando su porcentaje de electrovalencia es menor del 50%.

¿Cuántos tipos de enlace covalente hay?

En los enlaces covalentes entre átomos sólo participan los electrones de valencia. Por ejemplo: la molécula de flúor,

F2. La configuración electrónica del F es 1s

2

2s2

2p5

, cada átomo de F tiene siete electrones de valencia y por lo tanto

sólo hay un electrón desapareado, de tal manera que la formación de la molécula de F2, se representa

En la formación de la molécula de F2 sólo participan dos electrones de valencia. Los demás electrones no enlazantes

son denominados pares libres, es decir, pares de electrones de valencia que no participan en la formación del enlace

covalente, teniendo como consecuencia tres pares de electrones libres por cada átomo de flúor.

Los átomos pueden formar distintos tipos de enlaces covalentes, y esto de acuerdo al número de pares de electrones

que comparten, por lo que tenemos: covalente sencillo o simple si se comparte sólo un par de electrones; covalente

doble al compartir dos pares de electrones y covalente triple si son tres los pares de electrones compartidos. En los

ejemplos se señalan los electrones con punto y cruz para distinguir qué átomo los aporta:

En caso extremo de que los pares electrónicos de enlace fueran aportados por un solo átomo, como el caso del ion

NH4

+

, en el cual el átomo de nitrógeno aporta el par de electrones al enlace con el ion H+

, tal y como se muestra en la

siguiente figura:

63

137 BLOQUE 5

A este tipo de enlace covalente se le denomina coordinado o dativo. El átomo que aporta la pareja de electrones

recibe el nombre de donante y el que los recibe, aceptor.

Enlace covalente no polar

Los electrones compartidos en una molécula formada por dos átomos iguales se encuentran atraídos con la misma

fuerza por los dos núcleos, debido a que la diferencia de electronegatividad es cero. Esto implica que cada uno de los

átomos ejerce la misma atracción sobre el par electrónico y el mismo estará, en promedio, a igual distancia entre

ambos núcleos, es decir que se presenta una compartición electrónica simétrica. Esto sucede en moléculas como H2,

Cl2, O

2, o N

2. Los enlaces se denominan no polares, son covalentes 100% puros y se encuentran siempre en

moléculas formadas por átomos idénticos.

Enlace covalente polar

Se forma cuando dos átomos no metálicos de diferente electronegatividad comparten electrones y uno de ellos tienen

una afinidad más fuerte por los electrones, que su pareja de enlace, lo que provoca que la nube electrónica se

deforme y tenga una mayor densidad en el átomo más electronegativo, originando polos en las moléculas, uno con

carga parcial positiva y otro con carga parcial negativa. Por ejemplo la molécula formada por hidrógeno y cloro (HCl),

la electronegatividad del cloro es 3 y el valor de la electronegatividad del hidrógeno es 2.1. Por ello la carga parcial

negativa es para el cloro y la densidad de la nube electrónica se carga al lado del cloro.

¿Cómo se representa el enlace covalente?

Construye la estructura de Lewis, donde representes los enlaces covalentes con guiones (cada guión representa un

par de electrones enlazantes) y los electrones libres (no enlazantes) con puntos, esta estructura también se conoce

como geometría electrónica. Los pasos a seguir son los siguientes:

1. El primer paso para dibujar la estructura de Lewis es determinar el número de electrones necesarios para unir los

átomos; esto se hace agregando los electrones de valencia de los átomos en la molécula.

2. Conectar con uniones simples los otros átomos de la molécula al átomo central.

3. Completar la capa de valencia del átomo más exterior de la molécula.

4. Colocar los electrones remanentes en el átomo central:

Si la capa de valencia del átomo central está completa, lograste dibujar una estructura aceptable de Lewis.

Si la capa de valencia del átomo central no está completa, usa un par en uno de los átomos exteriores para

formar un doble enlace entre el átomo exterior y el central. Continúa este proceso de hacer enlaces múltiples

hasta que la capa de valencia del átomo central esté completa.

A continuación se representa la estructura de Lewis para: Cl2, O

2, N

2, H

2SO

4

64


Actividad: 3

Actividad 3:

Indica si el enlace covalente de las siguientes moléculas es polar o no polar.

Molécula Enlace

Br2

H2S

O3

CH4

PH3

Representa la estructura de Lewis para las anteriores moléculas

Resuelve los siguientes ejercicios sobre enlaces covalentes.

65

141 BLOQUE 5

Propiedades de los compuestos covalentes.

Al disolverse no forman iones y por ello no se comportan como electrolitos (no conducen la energía eléctrica)

Pueden presentarse prácticamente en cualquier estado de agregación: sólido, líquido y gas.

Los sólidos covalentes macromoleculares tienen altos puntos de fusión y ebullición, son duros, malos

conductores y en general insolubles.

Presentan variados puntos de ebullición, aunque generalmente son bajos.

Se disuelven en solventes polares o no polares, dependiendo si el compuesto tiene enlace covalente polar o no

polar, respectivamente.

A continuación se presentan por separado las propiedades de compuestos polares y no polares:

COVALENTES POLARES COVALENTES NO POLARES

Existen en los tres estados de agregación. Generalmente existen en forma gaseosa.

Tienen gran actividad química. Presentan actividad química media.

Son solubles en agua. Son prácticamente insolubles en agua.

Disueltos en agua permiten el paso de la corriente

eléctrica pero no con la intensidad con la que lo hacen

los compuestos iónicos por lo que a los compuestos

covalentes polares también se les llama electrolitos

débiles.

En estado líquido no permiten el paso de la corriente

eléctrica.

Presentan puntos de fusión y ebullición bajos pero más

altos que los no polares.

Sus puntos de fusión y ebullición son muy bajos.

Modelo del enlace metálico.

Tres cuartas partes de los elementos del sistema periódico son metales, constituyendo así el grupo más extenso. El

papel que estas sustancias han tenido en el desarrollo de la humanidad es tan importante que incluso se distingue

entre la edad de piedra, la edad de bronce y la del hierro.

Una de las cualidades de los metales es la de tener uno, dos o hasta tres electrones en su nivel de valencia.

Generalmente los metales tienden a ceder sus electrones de valencia a otros átomos, como ya se revisó en el enlace

iónico. Entonces surge la pregunta: ¿cómo es que pueden unirse entre átomos metálicos?

66


Mar de electrones

Los metales presentan un tipo de enlace característico que les permite exhibir propiedades como conductividad

eléctrica, maleabilidad, dureza, entre otras. Para explicar el enlace metálico se han elaborado dos teorías: la teoría del

mar de electrones y la teoría de bandas. De acuerdo con la teoría del mar de electrones, los electrones de valencia

están localizados en todo el cristal, de tal manera que este enlace se considera como una serie de iones positivos

(núcleos) rodeados por un “mar” de electrones móviles.

Modelo del mar de electrones

La alta conductividad eléctrica de los metales se explica fácilmente, considerando que sus electrones de valencia se

encuentran libres para moverse cuando se les aplica un potencial eléctrico. La alta conductividad térmica de los

metales es también una consecuencia de los electrones libres que pueden adquirir gran energía, moverse

rápidamente a través del cristal y, por tanto, transportar el calor.

Teoría de bandas

Según la teoría de bandas, como los átomos metálicos poseen un pequeño número de electrones de valencia con los

cuales pueden unirse a los átomos vecinos, se requiere un amplio reparto de la superposición de orbitales atómicos

de energía equivalente con los átomos adyacentes, lo cual supone que, por ejemplo, si los electrones de un

determinado átomo metálico ubicados en los orbitales 1s se mezclaran con los orbitales 1s de los átomos vecinos, en

consecuencias se formará a lo largo del metal una banda de energía que ya no pertenece a un átomo en concreto,

sino a todos los átomos participantes. Las bandas de energía se forman con orbitales de energía similar y por esa

razón pueden llegar a establecerse varias bandas, cada una de ellas con un nivel de energía distinto. Los orbitales así

formados poseen dos electrones cada uno y se van llenando, en orden de menor a mayor energía, hasta agotar el

número de electrones disponibles. Cada una de las bandas tiene un margen de valores de energía y para que un

electrón forme parte de una banda debe poseer una cantidad de energía adecuada. A veces, dependiendo del metal,

se dan interrupciones de energía entre las bandas porque algunos electrones no tienen acceso a ese nivel. Partiendo

de lo anterior se entiende que las bandas con mayor energía no están llenas de electrones.

Cuando un átomo absorbe energía térmica, algunos electrones se desplazan a las bandas de mayor energía; este

fenómeno es el que explica la elevada conductividad térmica y eléctrica de los metales.

67

143 BLOQUE 5

Evaluación

Actividad: 4 Producto: Representaciones

moleculares. Puntaje:

Saberes


Identifica la geometría molecular a

partir de la estructura de Lewis.

Desarrolla ejercicios en los que

muestra la estructura de Lewis y la

geometría molecular de

compuestos covalentes.

Dibuja la geometría molecular de

compuestos sencillos.

Valora la utilidad de los

modelos teóricos.

Autoevaluación


docente

Con base en la estructura de Lewis que se te proporciona del BF3, encuentra su geometría

molecular, con apoyo de la tabla: “Descripción de la estructura molecular”.

Su geometría molecular es:

Utilizando la estructura de Lewis, desarrolla la representación del enlace entre los átomos que forman las

moléculas de: agua (H2O), metano (CH

4) y dióxido de carbono (CO

2); una vez que hayas realizado el enlace,

dibuja la geometría de esta molécula.

Agua H2O Metano CH

4 Dióxido de carbono CO

2

Realiza los siguientes ejercicios, sobre estructura de Lewis y geometría molecular.

Actividad: 4

68


Actividad: 5

Elabora un mapa conceptual sobre el enlace metálico. Entrégalo a tu profesor para su

retroalimentación.

69

145 BLOQUE 5

Evaluación

Actividad: 5 Producto: Mapa conceptual. Puntaje:

Saberes


Compara las teorías que explican

el enlace metálico. Explica el enlace metálico.


teóricos.

Autoevaluación


docente

Cierre

Actividad: 6

Sitios Web recomendados:

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/

curso/materiales/enlaces/activfinal.htm

Clasifiquen los siguientes compuestos por tipo de enlace y representen la formación del enlace

químico correspondiente, utilizando la estructura de Lewis: Al2O

3, CCl

4, O

3, LiCl, NaBr, N

2, SnBr

4,

CrO, TeO2 y NO

2.

Iónicos Covalentes polar Covalente no polar

En equipo. Resuelva los siguientes ejercicios.

70

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/enlaces/activfinal.htm

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/enlaces/activfinal.htm



Registren los datos solicitados en la tabla, sobre enlaces atómicos. Consulta diversas fuentes de

información.

Tipo de enlace Características Ejemplos

Iónico

Covalente

Metálico

71

147 BLOQUE 5

Evaluación

Actividad: 7 Producto: Completar relación. Puntaje sugerido:

Saberes


Identifica las propiedades de los

compuestos iónicos y covalentes.

Establece la relación entre el tipo

de enlace y las propiedades de

los compuestos.

Participa propositivamente en el

trabajo de grupo.

Realiza las labores escolares en

forma ordenada.

Autoevaluación


docente

Evaluación

Actividad: 6 Producto: Tabla de contenido. Puntaje:

Saberes


Distingue los tipos de enlaces

atómicos.

Clasifica compuestos por el tipo

de enlace.

Representa los enlaces, por

medio, de la estructura de Lewis.

Participa propositivamente en

el trabajo de grupo.

Realiza las labores escolares

en forma ordenada.

Coevaluación


docente

Actividad: 7

1) Conduce la electricidad en estado sólido. ____________________________________________________________

2) Es un aislante____________________________________________________________________________________

3) Tiene punto de fusión muy alto______________________________________________________________________

4) Es un semiconductor _____________________________________________________________________________

5) Los electrones entre los átomos del compuesto están compartidos en forma desigual

________________________________________________________________________________________________

6) Tiene un punto de fusión bajo_______________________________________________________________________

7) Se disuelve en solvente no polar ____________________________________________________________________

8) En solución conduce la electricidad__________________________________________________________________

9) Se presenta como cristal geométrico ________________________________________________________________

10)La nube electrónica se comparte por igual entre sus átomos ____________________________________________

Para cada una de las siguientes propiedades, escribe si describen a un compuesto iónico,

covalente (polar o no polar) o metálico.

72


Inicio

Actividad: 1

¿Qué es una molécula?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿Cómo se forman las moléculas?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿Qué tipos de moléculas existen?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿Cómo se representan las moléculas?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿Qué es una fórmula? Describe sus componentes.

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿Qué formas pueden presentar las diferentes moléculas?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Resuelve el siguiente cuestionario. Para resolverlo puedes investigar en libros de química

general o química inorgánica o en diccionarios especializados.

73

Manuel

Text Box

ATRACCION DE MOLECULAS

149 BLOQUE 5

Evaluación


Saberes


Caracteriza las moléculas. Resuelve cuestionario.

Responde con exactitud.

Se expresa por escrito, con

propiedad.

Autoevaluación


docente

Desarrollo

Los átomos, al unirse mediante enlaces covalentes, forman unidades moleculares. Así, por ejemplo, se sabe que

cuando el hidrógeno reacciona con el oxígeno se obtiene agua y que cada molécula de agua está formada por dos

átomos de hidrógeno y uno de oxígeno unidos mediante enlaces covalentes. Sin embargo, el agua es una sustancia

que además de encontrarse en estado gaseoso puede ser líquida o sólida, de modo que se plantea la incógnita de

cuál es el mecanismo mediante el cual las moléculas de agua se unen entre sí, ya que si no existiera ninguna fuerza

de enlace entre ellas el agua siempre se encontraría en estado gaseoso. El mismo tipo de razonamiento puede

hacerse para el caso de otras sustancias covalentes. Por otra parte, muchas sustancias covalentes que a temperatura

y presión ambientales se hallan en estado gaseoso, cuando se baja la temperatura lo suficiente pueden licuarse o

solidificarse. ¿Cómo se unen entonces las moléculas?

Para entender los enlaces moleculares, es necesario conocer qué es una molécula y además distinguir que existen

moléculas polares y no polares.

Como consecuencia de la estructura que presentan las moléculas, se producen entre ellas diferentes fuerzas de

atracción. Estas fuerzas son de distinta intensidad y mantienen más o menos unidas a las moléculas entre sí,

determinando las propiedades de las sustancias.

Una medida cuantitativa de la polaridad es un momento dipolo. El momento dipolo de una molécula formada por tres

o más elementos está determinado tanto por la polaridad de sus enlaces como por su geometría. Las moléculas

diatómicas que contienen átomos de elementos diferentes (por ejemplo, HCl, CO y NO) tienen momento dipolo y se

dice que son moléculas polares. Las moléculas diatómicas que contienen átomos del mismo elemento (por ejemplo,

H2, O

2 y F

2) son moléculas no polares porque no presentan momento dipolo.

Las fuerzas intramoleculares mantienen juntos a los átomos de una molécula, estabilizan a las moléculas individuales

en tanto que las fuerzas intermoleculares son las principales responsables de las propiedades macroscópicas de la

materia.

La polaridad química es una propiedad de las moléculas que representa la desigualdad de las cargas eléctricas en la

misma. Esta propiedad se relaciona con otras propiedades como la solubilidad, punto de fusión, punto de ebullición,

etc. La polaridad influye en el estado de agregación. Las moléculas polares se disuelven fácilmente en disolventes

polares y no lo hacen en disolventes no polares. El disolvente polar por excelencia es el agua, así que las sustancias

polares son hidrosolubles o hidrófilas, mientras las no polares son hidrófobas.

74


Las fuerzas de atracción intermoleculares se denominan fuerzas de Van Der Waals, en honor de

Johannes Diderik Van Der Waals, quien desarrolló la ecuación para predecir la desviación de los

gases del comportamiento ideal; se destacan tres tipos, que son:

Dipolo-Dipolo.

Dipolo-Dipolo inducido.

Fuerzas de dispersión o fuerzas de London.

Las fuerzas dipolo-dipolo existen entre moléculas polares. Las moléculas polares se atraen unas a otras cuando el

extremo positivo de una molécula está cerca del extremo negativo de otra. Cuando esto ocurre, hay una atracción

electrostática entre los dos dipolos. Por varias razones, ésta es una atracción mucho más débil que la existente entre

iones con cargas opuestas. Primero, sólo hay cargas parciales sobre los extremos de los dipolos; segundo, los

átomos y las moléculas están en constante movimiento; los choques impiden a los dipolos estar perfectamente

alineados; y, tercero, hay una fuerza de repulsión entre los extremos de los dipolos que transportan cargas similares.

En los líquidos, las moléculas dipolares están libres para moverse unas respecto a

otras. Algunas veces tendrán una orientación en que se atraen y otras en que se

repelen. Dos moléculas que se atraen pasan más tiempo cerca una de la otra que

dos partículas que se repelen entre sí. De esta forma, el efecto general es una

atracción neta. Al examinar varios líquidos se observa que para las moléculas de

masa y tamaño semejante, las energías de las atracciones intermoleculares

aumentan cuando la polaridad aumenta. Los puntos de ebullición crecen cuando el

momento dipolar se incrementa.

En ciertas ocasiones, una molécula polar (dipolo), al estar próxima a otra no polar, induce en ésta un dipolo transitorio,

produciendo una fuerza de atracción intermolecular llamada dipolo-dipolo inducido.

¿Qué clase de fuerzas intermoleculares puede haber entre moléculas no polares?

Puesto que los gases no polares se pueden licuar, ello indica que debe haber

alguna clase de fuerzas de atracción entre ellas. El origen de esta atracción fue

propuesta por primera vez en 1930 por Fritz London, físico germano-

estadounidense. London reconoció que el movimiento de los electrones en una

molécula puede crear un momento dipolar instantáneo.

Estas fuerzas de dispersión o de London. Generalmente se presentan en moléculas

no polares. La atracción en este tipo de moléculas se presenta a través de la

formación de dipolos inducidos en moléculas adyacentes. En la molécula no polar

del hidrógeno (H2). La distribución de la nube electrónica del enlace es homogénea.

Sin embargo, esta homogeneidad es temporal, ya que los electrones no están

quietos en un determinado-lugar y, además, los núcleos tienen movimiento vibratorio.

Johannes Diderik.

Van Der Walls

75

151 BLOQUE 5

Estos movimientos generan en un momento dado la aparición de zonas con un

exceso de carga negativa y otras con carga positiva, es decir, la aparición de un

dipolo instantáneo. Este dipolo instantáneo provoca que en una molécula vecina

se forme temporalmente un dipolo inducido. Esto da como resultado una fuerza de

atracción entre el extremo rico en electrones de una molécula y el extremo pobre

de la siguiente.

Los átomos de gases nobles, las moléculas de gases diatómicas como el O2, N

2, y

el Cl2, y las moléculas de hidrocarburos no polares como el metano (CH

4) y el

etano (C2H

4) tienen dipolos instantáneos.

Actividad: 2

Menciona los tipos de fuerzas intermoleculares que hay entre las moléculas en cada uno de los siguientes

ejemplos:

C6H

6 __________________________________

PF3 ____________________________________________________________

O3 _____________________________________________________________

CS2 ____________________________________________________________

I2 _______________________________________________________________

Escribe tres ejemplos para cada tipo de fuerzas intermoleculares:

Interacción dipolo-dipolo _________________________________________________________________________

Interacción dipolo inducido-dipolo inducido__________________________________________________________

Fuerzas de dispersión ___________________________________________________________________________

Con base en la información del tema de interacciones moleculares, resuelve los siguientes

cuestionamientos.

76


Evaluación


Saberes


Identifica las interacciones

moleculares.

Relaciona las propiedades de las

sustancias con la atracción

molecular que presentan.


teóricos.

Autoevaluación


docente


¿En cuál estado de agregación se presentan interacciones moleculares más fuertes?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿Qué tipo de cristal tiene mayor punto de fusión? Un cristal iónico como la sal (NaCl) o un cristal molecular por

ejemplo la sacarosa (azúcar, C12

H22

O11

) Explica tu respuesta.

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿Qué propiedades físicas se pueden considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares en los

sólidos y los líquidos?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Con base en la información del tema de interacciones moleculares, resuelve los siguientes

cuestionamientos.

77

153 BLOQUE 5

Puente de hidrógeno.

Cuando el átomo de hidrógeno está enlazado de manera covalente a un elemento muy electronegativo como el flúor,

el oxígeno o el nitrógeno, se produce una fuerte atracción dipolo-dipolo. En estos casos, se forman moléculas muy

polares en las que el pequeñísimo átomo de hidrógeno conduce una carga positiva importante. Ya que el extremo

positivo de este dipolo puede aproximarse de una manera importante al extremo negativo de un dipolo vecino, la

fuerza de atracción entre los dos es muy grande. A esta clase de interacción dipolar se le llama enlace o puente de

hidrógeno.

En los sistemas vivos, los enlaces o puentes de hidrógeno mantienen unidos a: las moléculas que se reestructuran

periódicamente, por ejemplo ADN, los diferentes segmentos de moléculas muy grandes como algunas proteínas y a

las moléculas de agua. Los puentes de hidrógeno hacen que el agua sea un líquido a temperatura ambiente, en vez

de ser un gas. También son responsables de controlar la orientación de las moléculas en el hielo, lo que da lugar a

una estructura de tipo cristalino muy abierta. Por eso se observa en algunos lugares del planeta que el agua puede

romper las tuberías al congelarse, ya que sus moléculas se organizan en una estructura tridimensional que aumenta el

volumen.

Sin los enlaces de hidrógeno no podría existir la vida, ya que a ese enlace se debe la propiedad excepcional del agua

de tener menor densidad en estado sólido que en estado líquido. Como el hielo es menos denso que el agua, flota.

Así, al formarse una capa de hielo en los lagos, actúa como aislante y protege la capa interior de agua de la

congelación.

Cualquier molécula que tenga enlaces O-H, tiene la capacidad de formar puentes de hidrógeno. Las moléculas

biológicas como las proteínas, los ácidos nucleicos y los carbohidratos, tienen capacidad de formar puentes de

hidrógeno debido a la presencia en su estructura de enlaces O-H. Este enlace es la fuerza que mantiene unidas a las

dos tiras que constituyen la espiral doble del ADN, que se encuentra en el núcleo de la célula y es el principal depósito

de la información genética.

Puente de Hidrógeno

78


Evaluación

Actividad: 3 Producto: Representación de

interacciones moleculares. Puntaje:

Saberes


Identifica las características de la

interacción: puente de hidrógeno.

Selecciona las moléculas que

presentan puente de hidrógeno y

simboliza la formación del enlace.

Realiza sus labores escolares en

forma ordenada.

Autoevaluación


docente

Actividad: 3

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Representa el puente de hidrógeno en las moléculas: HCl, H2S.

HCl

H2S

Resuelve las actividades solicitadas.

¿Cuáles de las siguientes moléculas son capaces de unirse entre sí por puente de hidrógeno?

C2H

6, HI, BeH

2, NaH, H

2O, CaH

2 y NH

3.

79

155 BLOQUE 5

Actividad: 4

Investiga la presencia y función en los seres vivos del HCl,

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Investiga las propiedades físicas y químicas del agua. Anótalas a continuación.

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Busca información, selecciona la más adecuada y reporta por escrito lo solicitado.

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Evaluación

Actividad: 4 Producto: Reporte de

investigación. Puntaje:

Saberes


Identifica la presencia de la

interacción puente de hidrógeno,

en moléculas que forman parte

de los seres vivos.

Analiza las estructuras químicas

y características de moléculas de

importancia biológica.

Selecciona información con

seguridad.

Reporta información con

veracidad.

Autoevaluación


docente


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¿Qué relación guardan algunas características del agua con el enlace de puente de hidrógeno?

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157 BLOQUE 5

Los nuevos materiales.

Conocer las diferentes formas de interactuar que tienen los elementos entre sí ha permitido, en años recientes, tener

un notable desarrollo en la llamada ciencia de los materiales, como una rama de la ciencia que nos dará grandes

descubrimientos en los próximos años

En la actualidad contamos con nuevos materiales, como por ejemplo: sartenes que no se pegan, ropa impermeable

que deja transpirar, medios de transporte más ligeros y resistentes, pantallas planas y delgadas como un libro o skis

más estables, se piensa en que próximamente podamos tener fármacos ultra-precisos diseñados a medida, músculos

artificiales o metales que se autoreparan. O sea los nuevos materiales que están descubriéndose o estructurándose

se aplican en muchos ámbitos: alimentación, textiles, colorantes, agricultura, medicina, comunicaciones, vehículos,

deportes, construcción, aeronáutica, entre otros, proporcionando mayor confort, y nuevos avances científicos y

tecnológicos en apoyo de las actividades humanas. Los notables avances en áreas tan sensibles como la medicina y

la alimentación, es algo sumamente interesante y motivador para seguir buscando nuevos materiales. Los nuevos

descubrimientos se difunden rápidamente y permiten avanzar de manera más eficaz, sin descuidar aspectos

fundamentales como la preservación del medio ambiente en todos los sentidos. Los nuevos materiales también

impactan en el desarrollo económico y sustentable de las naciones.

Los científicos e investigadores de esta ciencia de los nuevos materiales están trabajado con las propiedades de cada

uno de los elementos de la tabla periódica, haciendo múltiples combinaciones con ellos, de tal manera que a través

de simuladores y ordenadores pueden simular la posible estructura, enlace, forma molecular, así como sus

respectivas propiedades y si el proceso es viable pasar al respectivo prototipo para el diseño final del nuevo material.

Esta actividad ha provocado que los productos obtenidos se salgan de las clasificaciones tradicionales, haciendo de

éstas cada vez algo ya obsoleto.

Según los investigadores de esta ciencia los nuevos materiales con que conviviremos en nuestra vida diaria durante el

siglo XXI se desarrollarán a la medida, con el fin de obtener un material con unas propiedades adecuadas para una

aplicación determinada y serán "nano", inteligentes y biomiméticos, así como energéticamente más eficientes,

reciclables y menos tóxicos a favor del medio ambiente y el desarrollo sostenible.

La nanotecnología es la ciencia de fabricar y controlar estructuras y máquinas a nivel y tamaño molecular, capaz de

construir nuevos materiales átomo a átomo. Su unidad de medida, el nanómetro, es la milmillonésima parte de un

metro, 10 -9 metros. Algunos de estos dispositivos se utilizan en la actualidad, como por ejemplo los nanotubos,

pequeñas tuberías conformadas con átomos de carbono puro capaces de resolver problemas arteriales, así como las

formas alotrópicas del carbono conocidas como fullerenos en donde es posible diseñar estructuras moleculares que

puedan transportar sustancias con cierto principio activo a un tipo específico de células, o sea el diseño de fármacos

ultra precisos, o bien servir como lubricante de superficies, etc.

También se habla de los metamateriales, compuestos cuyas propiedades físicas son distintas a la de sus

constituyentes. Algunos de ellos se fabrican con técnicas de nanotecnología. Una ventaja de estos metamateriales es

que con ellos se podrían fabricar lentes planas que permitirían enfocar la luz en áreas más pequeñas que la longitud

de onda de la luz, con lo que podrían conseguirse aplicaciones en el terreno de la óptica o de las comunicaciones

totalmente inéditas. Una de estas posibles aplicaciones serían los ordenadores ópticos, muchísimo más potentes y

rápidos que los actuales, aunque su desarrollo se encuentra todavía en una fase muy preliminar.

82


En otro ámbito están los materiales inteligentes los cuales revolucionarán la forma de concebir la síntesis de

materiales, puesto que serán diseñados para responder a estímulos externos, extender su vida útil, ahorrar energía o

simplemente ajustarse para ser más confortables al ser humano. Los materiales inteligentes podrán replicarse y

repararse a si mismos, e incluso, si fuera necesario, autodestruirse, reduciéndose con ello los residuos y aumentando

su eficiencia. Entre los materiales inteligentes que se están investigando se encuentran los músculos artificiales o los

materiales que "sienten" sus propias fracturas.

Por su parte, los materiales biomiméticos buscan replicar o mimetizar los procesos y materiales biológicos, tanto

orgánicos como inorgánicos. Los investigadores que trabajan en este tipo de materiales persiguen un mejor

conocimiento de los procesos utilizados por los organismos vivos para sintetizar minerales y materiales compuestos,

de manera que puedan desarrollarse, por ejemplo, materiales ultraduros y, a la vez, ultraligeros.

La llamada biomedicina, así como otras nuevas disciplinas,

como la biotecnología, la genómica o la proteinómica,

persiguen también la creación de nuevos materiales que

puedan dar lugar al desarrollo, por ejemplo, de tejidos y

órganos artificiales biocompatibles, células madre,

contenedores de tamaño molecular e inteligentes para la

dosificación controlada de fármacos, proteínas bioactivas y

genes, chips de ADN, dispositivos de bombeo, válvulas

altamente miniaturizadas, una especie de plásticos, los

polímeros, altamente biodegradables y medioambientalmente

limpios a partir de microorganismos para evitar la utilización

de derivados del petróleo como materia prima, y un sinfín de

posibilidades que hoy por hoy se encuentran en la mente de

los científicos.

Chips de ADN

83

159 BLOQUE 5

Se habla también de “materiales invisibles”: los cuales son especies y subespecies de materiales que no están a la

vista, pero que constituyen la esencia de multitud de dispositivos y productos que cada vez nos parecen más

indispensables. Su utilidad reside no tanto en sus propiedades mecánicas como en sus propiedades químicas,

magnéticas, ópticas o electrónicas. Aunque representen una pequeña parte de los dispositivos en los que actúan,

cumplen en ellos un papel estelar. Entre estos materiales invisibles se habla de los empleados en las baterías, en las

pantallas planas de ordenadores, teléfonos móviles, paneles electrónicos y otros dispositivos, o en las películas

sensibles a los rayos-X.

En el terreno de la electrónica, los científicos buscan nuevas aplicaciones basadas en circuitos y dispositivos

electrónicos hechos de materiales plásticos, baratos, flexibles y resistentes. Uno de los retos pasa por jubilar al silicio,

el material esencial de los chips, aunque sigue siendo caro y delicado. Desde los años 80 se conocen las peculiares

propiedades de toda una familia de polímeros orgánicos capaces de conducir la corriente eléctrica en determinadas

condiciones e impedir su paso en otras, aunque no de forma tan eficiente como lo hace el silicio. Sin embargo, se han

desarrollado recientemente materiales orgánicos de segunda generación, así como otros materiales inorgánicos e

incluso híbridos orgánico-inorgánicos que se van acercando en eficacia al silicio, por lo que parece sólo cuestión de

tiempo que algunos de ellos lleguen a alcanzar un nivel práctico de aplicación y se empiecen a ver, por ejemplo,

pantallas de televisión de gran tamaño similares a un póster de papel.

El descubrimiento de las cerámicas superconductoras de alta temperatura, capaces de transmitir la energía eléctrica

sin resistencia, ha producido ya los primeros sensores superconductores, aunque todavía se encuentran en una fase

de desarrollo muy básica. Asimismo, también se investiga en la consecución de herramientas nanotecnológicas y de

materiales magnéticos especiales para discos duros y otros soportes de almacenamiento de datos, más fiables,

pequeños y de mayor capacidad.

Tomado del artículo de ALEX FERNÁNDEZ MUERZA PARA CONSUMER.ES

Fecha de publicación: 13 de enero de 2005

“Son múltiples los campos de acción de la ciencia de los nuevos materiales, que prácticamente podemos concluir

que en el presente y en el futuro próximo el ser humano tendrá la posibilidad de un mayor control de sus acciones, lo

que determina la gran posibilidad de autocontrolarse en el gran daño que como humanidad le estamos ocasionado a

nuestra casa…el planeta Tierra.”

Materiales Invisibles

84


Cierre

Evaluación

Actividad: 5 Producto: Reporte de

investigación. Puntaje:

Saberes


Enuncia la presencia de nuevos

materiales.

Expresa las características de

nuevos materiales y su

importancia social.

Valora la importancia de los

enlaces químicos en la formación

de nuevos materiales y su

impacto en la sociedad.

Autoevaluación


docente

Actividad: 5

Investiguen 10 ejemplos de nuevos materiales que se empleen en nuestro País, en áreas

como: salud, comunicaciones, construcción, agricultura, industria, entre otras,

mencionando la aplicación específica y las principales características de dichos

materiales.

85

161 BLOQUE 5

Actividad: 6

Esquema

Como repaso de bloque elabora un esquema, utilizando las palabras que aparecen en el

recuadro. Si tienes dudas puedes consultar libros, internet o tus notas.

86


Evaluación

Actividad: 6 Producto: Esquema. Puntaje:

Saberes


Reconoce los diferentes

modelos de enlaces atómicos e

intermoleculares.

Organiza conceptos.

Valora la importancia de los

enlaces químicos en la formación

de nuevos materiales y su

impacto en la sociedad.

Autoevaluación


docente


87

Documents

Libro de Quimica 1 Segundo Parcial