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1 ENLACES QUÍMICOS ACTIVIDAD N° 1: En la imagen se muestra la composición del agua, completa el cuadro indicando sus componentes: ESTRUCTURA REPRESENTACIÓN DE: 1.1 El agua es un tipo de sustancia química: Átomo Simple Compuesta Ion Elemento 1.2. La fórmula H2O representa: Átomo Molécula Anión Elemento Catión 1.3. El guion en negro representa la unión entre: Los átomos de hidrógeno Los átomos de oxígeno e hidrógeno Los átomos de oxígeno Las moléculas de agua 1.4. A la fuerza de unión entre átomos se le denomina: Enlace intermolecular Enlace interiónico Enlace interatómico 1.5. La sucesión de líneas rojas representa la unión entre: Las moléculas de agua Átomos de oxígeno e hidrógeno Los átomos de oxígeno Los átomos en general 1.6. A la fuerza de unión entre moléculas se le denomina: Enlace intermolecular Enlace interiónico Enlace interatómico 1.7. En la figura se muestra la formación del puente de hidrógeno: Acerca de este indica lo que es incorrecto: Es un enlace intermolecular Es de naturaleza eléctrica Es un enlace interatómico Hace que el agua se encuentre en estado líquido 1.8. ¿Por qué se mantienen unidas las moléculas de agua en el estado líquido? Por una fuerza electrostática Por un pegamento especial Por una fuerza magnética Por afinidad 1.9. ¿Qué sucede cuando las moléculas de agua se separan y cómo se produce? Deja de ser agua por cambio químico Pasa al estado de vapor por el cambio de temperatura que rompe los puentes de hidrógeno No sucede nada Se convierte en oxígeno e hidrógeno por que se rompe el enlace interatómico 1.10. Si se utiliza electricidad (electrólisis) se produce un cambio químico en el agua dividiéndose en oxígeno (O2) e hidrógeno(H2), esto sucede por: Ruptura del puente de hidrógeno Ruptura del enlace intermolecular Ruptura del enlace interatómico Formación de nuevas moléculas DEFINICIÓN Y CLASES 2 ACTIVIDAD N° 2: En la imagen se muestra la estructura química del cloruro de sodio: 2.1. El cloruro de sodio es un tipo de sustancia química: Átomo Simple Compuesta Elemento 2.2. Na+ y Cl – representan: Átomos Moléculas Iones 2.3. La unión entre los iones de sodio y cloro se denomina: Enlace intermolecular Enlace interatómico 2.4. La naturaleza del enlace entre el sodio y el cloro es: Magnético solamente Electrostático principalmente Gravitatoria Nuclear fuerte 2.5. La mejor definición para enlace químico sería: Una unión entre átomos de diferentes elementos. Un enlace químico es la fuerza responsable de las interacciones entre átomos, moléculas e iones. Es una fuerza de unión entre moléculas La fuerza de unión entre átomos del mismo elemento o de diferentes elementos. ACTIVIDAD N° 3: Complete el mapa mental sobre los enlaces químicos: ACTIVIDAD N° 4: Define: 4.1. Enlace químico: __________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ 4.2. Enlace interatómico: __________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ 4.3. Enlace intermolecular: __________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ interatómico intermolecular ENLACE QUÍMICO Fuerza de unión macromoléculas estados físicos DIPOLO INDUCIDO DIPOLO-DIPOLO ION – DIPOLO FUERZA DE LONDON METÁLICO IÓNICO COVALENTE es una de naturaleza entre llamado llamado formando resultando clasificándose en clasificándose en 3 GASES NOBLES Son gases monoatómicos por presentar configuraciones electrónicas estables: 2 e- : He 8 e- : Ne, Ar, Kr, Xe, y Rn Gilbert Newton Lewis sintetizó el enlace químico con esta regla y en 1916 estableció que los átomos se unen unos con otros para alcanzar una ……………………………………………………………………… de gas noble, para ser electrónicamente ………………………………………………………. Los puntos de Lewis que se muestran en la tabla contigua, dependen del grupo al que pertenecen los elementos, estos puntos representan a los electrones de valencia. Son elementos químicos inertes, es decir, no reaccionan frente a otros elementos, pues en su última órbita contienen el máximo de electrones posibles para ese nivel de energía (ocho en total a excepción del helio). ACTIVIDAD N° 5: Indica: ¿Qué hacen los átomos para cumplir con la regla del octeto? ¿Qué hacen los átomos metálicos para alcanzar el octeto? ¿Qué hacen los átomos no metálicos para alcanzar el octeto? ACTIVIDAD N° 6: Completa la tabla: Configuración Lewis CE. Subniveles Z Estado de oxidación Números cuánticos del último electrón: 3, 0, 0, +1/2 Periodo TP Grupo TP Configuración Lewis CE. Subniveles Z Estado de oxidación Números cuánticos del último electrón: 5, 1, 0, -1/2 Periodo TP Grupo TP Configuración Lewis CE. Subniveles Z Estado de oxidación Números cuánticos del último electrón: 4, 1, -1, +1/2 Periodo TP Grupo TP Configuración Lewis CE. Subniveles Z Estado de oxidación Números cuánticos del último electrón: 5, 1, +1, -1/2 Periodo TP Grupo TP Configuración Lewis CE. Subniveles Z Estado de oxidación Números cuánticos del último electrón: 6, 0, 0, -1/2 Periodo TP Grupo TP REGLA DEL OCTETO GASES NOBLES CONFIGURACIÓN DE LEWIS UTILIZANDO PUNTOS 4 ACTIVIDAD N° 7: Completa la tabla: Un compuesto de fórmula E2D está formado por los elementos D y E. 3.1. Respecto a los átomos de los elementos D y E en estado puro indica según corresponda: D E Números cuánticos del último e- 2, 1, -1, -1/2 6, 0, 0, +1/2 Número atómico Electronegatividad 3,5 0,79 Principal estado de oxidación Grupo y Familia Tipo de elemento Configuración e- simplificada (kernel) en estado ionizado Configuración de Lewis 3.2. Justifica si las siguientes proposiciones son verdaderas o falsas: El elemento D es un metal D puede tener estado de oxidación -3 E puede tener estado de oxidación +2 E es un alcalino térreo D es un calcógeno o anfígeno Ambos son elementos de transición El compuesto E2D es iónico por la naturaleza de sus elementos constituyentes, entre los átomos de E y D se forma un enlace que los mantiene unidos conocido como electrovalente o iónico. 3.3. Respecto a este tipo de compuesto y a su enlace formado indica lo siguiente: Número de átomos de cada elemento: Necesidad de dos átomos de un elemento y uno del otro: Tipo de elementos que forman el enlace iónico: Formación del enlace iónico por compartición o transferencia de e-: Respecto a la electronegatividad de los elementos en el enlace iónico: Por qué se denomina iónico: Tipo de fuerza en el enlace iónico: 3.4. Escribe la fórmula real del compuesto utilizando los símbolos de los elementos. 3.5. Escribe las configuraciones electrónicas de los elementos: 3.6. Escribe la configuración de Lewis del compuesto: 5 ENLACES INTERATÓMICOS ACTIVIDAD N° 1: Define: Enlace interatómico: …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ACTIVIDAD N° 2: Indica cuales son los enlaces interatómicos: ENLACE IÓNICOEl cloruro de sodio (sal común) es un típico compuesto iónico formado por átomos de sodio y de cloro, el enlace existente entre ambos átomos es del tipo iónico o electrovalente, y su formación como sus propiedades se muestran en la imagen inferior. ACTIVIDAD N° 3: Completa la imagen y los cuadros inferiores: 11Na – …… …..… 17Cl + ….… .….… Na+ NaCl Cl- DEFINICIÓN Y CLASES 1 FORMACIÓN DEL ENLACE IÓNICO NaCl EN: 0,93 11 EN: 3,16 17 Na Cl 11 p+ 1 2 3 17 p+ 3 2 1 Z Tipo e– val Grupo TP Familia EN E.O. Z Tipo e– val Grupo TP Familia EN E.O. 11 p+ 1 2 17 p+ 3 2 1 C.E. C.E. Na RA: 191pm RA: 99pm Cl RA: 181pm RA: 102pm Na Cl SODIO CLORO Á TO M O S LI B R ES IO N ES 6 ACTIVIDAD N° 4: Con la información de la tabla determina: 3.1. Los átomos X e Y forman un compuesto, determina los datos de la tabla que se muestra a continuación: X Y COMPUESTO Z 19 8 Enlace C.E. EN 0.82 3,5 EN E. O. Fórmula Grupo Fórmula real Familia Tipo de elemento Nombre Configuración de Lewis Representación Lewis 3.2. Los átomos Br y K forman un compuesto, determina los datos de la tabla que se muestra a continuación: Br K COMPUESTO Z Enlace C.E. EN EN E. O. Fórmula Grupo Fórmula real Familia Tipo de elemento Nombre Configuración de Lewis Representación Lewis 3.3. Los átomos Al y 0 forman un compuesto, determina los datos de la tabla que se muestra a continuación: COMPUESTO Z Enlace C.E. EN EN E. O. Fórmula Grupo Fórmula real Familia Tipo de elemento Nombre Configuración de Lewis Representación Lewis 3.4. Los átomos O y Li forman un compuesto, determina los datos de la tabla que se muestra a continuación: COMPUESTO Z Enlace C.E. EN EN E. O. Fórmula Grupo Fórmula real Familia Tipo de elemento Nombre Configuración de Lewis Representación Lewis Puntos de fusión y ebullición elevados, ya que para fundirlos es necesario romper la red cristalina tan estable por la cantidad de uniones atracciones electrostáticas entre iones de distinto signo. Por ello, los compuestos iónicos son sólidos a temperatura ambiente. Gran dureza por la misma razón, ya que para rayar un cristal es necesario romper su estructura cristalina. Solubilidad en disolventes polares e insolubilidad en disolventes apolares. Conductividad eléctrica en estado disuelto o fundido ya en dichos estados los iones presentan movilidad, sin embargo, en estado sólido, al estar los iones fijos dentro de la estructura cristalina no conducen la electricidad. 2 PROPIEDADES DEL ENLACES Y COMPUESTOS IÓNICOS Red iónica del cloruro de sodio 7 ACTIVIDAD N° 5: Indica según corresponda: Los aniones monoatómicos se nombran con la terminación “uro”, a excepción del oxígeno que llevará el nombre óxido. El estado de oxidación se deduce de la capacidad de alcanzar la configuración electrónica estable o de gas noble: NO METAL SÍMBOLO GRUPO REPRESENTACIÓN DE LEWIS ANIÓN NOMBRE E. O. Cloro S -2 Nitrógeno VA o 15 Carbono C – 4 I Selenio Se F Fósforo Silicio Siliciuro Br Oxígeno Los compuestos iónicos binarios se nombran siguiendo las siguientes reglas: Se inicia con el nombre del anión seguido del nombre del catión. El nombre del anión termina en “uro” En el caso de que el anión corresponda al oxígeno se nombra con la palabra óxido. FÓRMULA NOMBRE FÓRMULA NOMBRE CaS Sulfuro de calcio Al2O3 Óxido de aluminio KI MgBr2 Li2O BaS KBr Rb2Se MgCl2 CaO Li2O MgI2 Na2Se K2O ENLACE IÓNICO TIPO DE FUERZA ESPECIES ENLAZADAS FORMACIÓN DEL ENLACE EN SINÓNIMO ESTADO FÍSICO CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA Ptos. DE FUSIÓN Y EBULLICIÓN SOLUBILIDAD PROPIEDADES MECÁNICAS 3 NOMENCLATURA DE ANIONES MONOATÓMICOS 4 NOMENCLATURA DE COMPUESTOS IÓNICOS BINARIOS 8 Los compuestos iónicos binarios se formulan siguiendo las siguientes reglas: Se identifican los elementos y su estado de oxidación de acuerdo al nombre. Se escribe el símbolo del catión seguido del símbolo del anión. Se intercambian los estados de oxidación y se escriben como subíndices, si es posible simplificar, se simplifica. NOMBRE FÓRMULA NOMBRE FÓRMULA Sulfuro de sodio Óxido de sodio Carburo de aluminio Sulfuro de calcio Seleniuro de magnesio Bromuro de estroncio Óxido de potasio Cloruro de cesio Fosfuro de bario Óxido de litio Yoduro de calcio Fluoruro de magnesio Óxido de magnesio Oxido de aluminio ACTIVIDAD N° 6: Infiere: 4.1. A partir de siguientes representaciones y datos sobre el átomo de cloro y de sodio, justifica si las proposiciones son verdaderas o falsas: SODIO CLORO CLORURO DE SODIO EN: 0,9 EN: 3,0 ∆EN: 2,1 a. Los átomos de sodio son más grandes por que presentan más niveles de energía b. Los átomos de cloro tienen menor radio atómico c. Los cationes son más grandes que los aniones d. Los átomos metálicos tienen mayor radio que los no metálicos e. Los átomos neutros metálicos son más grandes que sus cationes respectivos. f. El orden de menor a mayor radio en las siguientes especies químicas 16S-2, 16S+2, 16S g. Los átomos unidos tienen igual electronegatividad. 4.2. Un elemento A tiene dos electrones en su última capa, y otro elemento B presenta en su capa de valencia la configuración 3s2 3p5. Si estos dos elementos se combinan entre sí, la posible fórmula del compuesto que originan será: A. AB B. A2B C. AB2 D. AB2 4.3. ¿En cuál de los compuestos siguientes tiene un enlace fundamentalmente iónico? A. H2O B. CCl4 C. BeH2 D. NaI 4.4. Se combinan dos elementos A y B cuyas configuraciones electrónicas son respectivamente, 1s2 2s2 2p6 3s1 y 1s2 2s2 2p4, para formar un nuevo compuesto C. El compuesto C, que se forme más probablemente, será: A. Insoluble en agua B. Un sólido de bajo punto de fusión C. Un sólido buen conductor de la electricidad D. Buen conductor de la electricidad sólo fundido 4.5. Señale la respuesta que no sea correcta. El compuesto formado por dos elementos A y B cuyos números atómicos respectivos son 11 y 9: A. Será un compuesto iónico B. Tendrá bajo punto de fusión C. Tendrá elevado el punto de ebullición D. Será buen conductor de la electricidad fundido 4.6. Con respecto a los compuestos iónicos: A. Son sólidos a temperatura ambiente. B. Es más fuerte su enlace mientras menor es su diferencia de electronegatividades de sus átomos constituyentes. C. Tienden a resistirse a ser rayados D. Son insolubles en agua 5 FORMULACIÓN DE COMPUESTOS IÓNICOS BINARIOS 9 ENLACE COVALENTE Se basa en los siguientes postulados: Los átomos para conseguir …………………………………….. en su ………………………………………………………. comparten tantos electrones como le falten para completar su capa (regla del octeto). La representación dependerá del grupo o familia en el que el elemento se ubica. IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA Cada pareja de e– compartidos forma un enlace covalente. Se pueden formar enlaces sencillos, dobles y triples entre dos átomos Ejemplo:Estructura Lewis de la molécula de oxígeno (……..): Estructura Lewis de la molécula de agua (….……..): X X X X X X X X TEORÍA DE LEWIS REPRESENTACIÓN DE LEWIS H Núcleo Electrón de valencia El oxígeno se ubica en el grupo 16 o VIA de la Tabla Periódica, por eso presenta seis electrones de valencia. ÁTOMO DE OXÍGENO O Símbolo O Representación de Lewis MOLÉCULA DE OXÍGENO O O O O Pares compartidos Pares no compartidos CLASIFICACIÓN ENLACE COVALENTE Por el par compartido Por el número de pares compartidos Por su polaridad Estructura Lewis del O2 10 1.1. Covalente o Normal En esta los electrones son aportados de forma igual por los dos átomos que forman el enlace. 1.2. Covalente Dativo o …………………………………………………. En este tipo de enlace sólo uno de los dos átomos aporta el par de electrones Ejemplos La molécula del dióxido de azufre presenta tanto enlaces covalentes dativos como normales. ACTIVIDAD N° 1: Completa los cuadros 1.1. La molécula del ácido perclórico(………………….) Elemento Grupo y familia N° de átomos N° de e- N° de e- necesarios Estructura Lewis Tipo de enlace N° de enlaces H Covalentes normales Cl O Total Covalentes dativos N° de pares Pares compartidos Pares no compartidos 1.2. La molécula del ácido nítrico (………………….) Elemento Grupo y familia N° de átomos N° de e- N° de e- necesarios Estructura Lewis Tipo de enlace N° de enlaces Covalentes normales Total Covalentes dativos N° de pares Pares compartidos Pares no compartidos 1.3. La molécula del ácido brómico (………………….) Elemento Grupo y familia N° de átomos N° de e- N° de e- necesarios Estructura Lewis Tipo de enlace N° de enlaces Covalentes normales Total Covalentes dativos N° de pares Pares compartidos Pares no compartidos 1 POR EL PAR COMPARTIDO S O O Cada átomo aporta un electrón al par compartido El par de electrones compartido es aportado sólo por el azufre Enlaces covalentes normales Enlace covalente coordinado o dativo O S O 11 2.1. Simple ( – ): Si entre dos átomos se comparte un par de electrones. 2.2. Doble ( ): Si entre dos átomos se comparten dos pares de electrones. 2.3. Triple ( ): Si entre dos átomos se comparten tres pares de electrones. En los enlaces múltiples se forman enlaces sigma y pi, de tal manera que el enlace simple es un enlace sigma, el enlace doble presenta un sigma y un pi, mientras que el enlace triple presenta un sigma y dos pi. ACTIVIDAD N° 2: Indica 2.1. La molécula del ácido carbónico (………………….) Elemento Grupo y familia N° de átomos N° de e- N° de e- necesarios Estructura Lewis Tipo de enlace N° de enlaces Covalentes dativos Simples Total Dobles N° de pares Triples Pares compartidos Sigma Pares no compartidos Pi 2.2. La molécula del cianuro de hidrógeno (………………….) Elemento Grupo y familia N° de átomos N° de e- N° de e- necesarios Estructura Lewis Tipo de enlace N° de enlaces Covalentes dativos Simples Total Dobles N° de pares Triples Pares compartidos Sigma Pares no compartidos Pi 2.3. La molécula del benceno (………………….) Elemento Grupo y familia N° de átomos N° de e- N° de e- necesarios Estructura Lewis Tipo de enlace N° de enlaces Covalentes dativos Simples Total Dobles N° de pares Triples Pares compartidos Sigma Pares no compartidos Pi 2.4. La molécula del trióxido de azufre (………………….) Elemento Grupo y familia N° de átomos N° de e- N° de e- necesarios Estructura Lewis Tipo de enlace N° de enlaces Covalentes dativos Simples Total Dobles N° de pares Triples Pares compartidos Sigma Pares no compartidos Pi 2 POR EL NÚMERO DE PARES COMPARTIDOS 12 3.1. Covalente Polar: Se forma entre dos átomos no metálicos de diferente electronegatividad, la molécula formada presentará dos polos, uno negativo correspondiente al átomo más electronegativo y otro positivo que es el átomo menos electronegativo. Moléculas dipolares o dipolos: Son moléculas heteronucleares. ESTRUCTURA DEL AGUA Como se observa en el esquema de la molécula de agua, los dos pares de electrones compartidos entre ambos elementos resultan atraídos con mayor fuerza por el átomo de oxígeno (por ser más electronegativo), donde se establece el polo de densidad negativa de la molécula; la zona de densidad positiva corresponde a los núcleos de los átomos de hidrógeno. 3.2. Covalente Apolar: Esta se forma entre dos átomos cuya diferencia de electronegatividades es igual o ligeramente diferente. Moléculas apolares. Son moléculas generalmente homonucleares, como por ejemplo: H2, Cl2, CH4. Moléculas homonucleares PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS COVALENTES Están formados por moléculas aisladas, tanto más fáciles de separar cuanto menos polares sean las moléculas, por lo que tienen: Puntos de fusión y ebullición bajos. Generalmente son gases a temperatura ambiente. Son blandos. Son solubles en disolventes no polares o moleculares que estabilizan las moléculas con fuerzas de Van der Waals. Son malos conductores pues no tienen cargas libres, aunque las moléculas polares poseen parcial conductibilidad. Las sustancias polares son solubles en disolventes polares que las estabilizan por fuerzas de atracción dipolo-dipolo y tienen mayores puntos de fusión y ebullición al existir atracción electrostática entre las mismas. 3 POR LA POLARIDAD Cl Cl O O N N H O H Enlaces covalentes polares Los pares de electrones compartidos son más atraídos por el oxígeno _ + El agua es un dipolo H O H Zona - Zona + = Densidad de carga eléctrica O H Estructuras de Lewis Electronegatividad EN = EN = ELECTRONEGATIVIDAD La electronegatividad de un elemento mide su tendencia a atraer hacia sí electrones, cuando está químicamente combinado con otro átomo. Cuanto mayor sea, mayor será su capacidad para atraerlos. PARA SABER MÁS 13 ENLACE METÁLICO Los átomos de los metales se caracterizan por tener pocos electrones en su última capa y no forman enlaces covalentes, ya que compartiendo electrones no adquieren la estructura de gas noble. Forman, pues un enlace metálico, en el que consiguen la estabilidad, compartiendo los electrones de valencia de manera colectiva, formando una nube electrónica que rodea a todo el conjunto de iones positivos, empaquetados ordenadamente, formando una estructura cristalina de alto índice de coordinación. Los metales están formados por sus cationes que ocupan los nudos de un retículo cristalino, bañados por un mar (gas, nube) de electrones. Estos electrones son los que se desprendieron al formarse los cationes, que ya no pertenecen a un átomo concreto, sino al conjunto de la red y se mueven libremente por los huecos que dejan los cationes. El conjunto resulta estable por las atracciones electrostáticas que se establecen entre los cationes y los electrones. Son dúctiles y maleables debido a que no existen enlaces con una dirección determinada, si se distorsiona la estructura los electrones vuelven a estabilizarla interponiéndose entre los cationes, evitando que se fracture. Son buenos conductores de electricidad debido a la deslocalización de los electrones. Conducen el calor debido a la compacidad de los átomosque hace que las vibraciones en unos se transmitan con facilidad a los de al lado. Tienen, en general, altos puntos de fusión y ebullición dependiendo de la estructura de la red. La mayoría son sólidos. Tienen un brillo metálico característico debido a la gran cantidad de niveles muy próximos de energía que hace que prácticamente absorban energía de cualquier longitud de onda, que inmediatamente emiten (reflejo y brillo). MODELO DEL MAR DE ELECTRONES PROPIEDADES DE LAS ESTRUCTURAS METÁLICAS 14 El aluminio es un metal blanco brillante, que pulido semeja a la plata. El aluminio tiene multitud de aplicaciones: su baja densidad lo hace útil para la fabricación de aleaciones ligeras, extensamente empleadas en construcciones aeronáuticas (aviones, transbordadores, etc.) y en general, cada vez más en los vehículos de transporte (automotores, talgos, automóviles, etc.) Su elevada conductividad calorífica e inalterabilidad lo hacen útil para la fabricación de utensilios de cocina y, en general, para aparatos de intercambio de calor. Su maleabilidad lo hace útil para la fabricación de papel de aluminio, en lo que se emplea actualmente un 10% de su producción total. Su resistencia a la corrosión lo hace útil para fabricación de depósitos para ácido acético, gaseosa, cerveza, etc. Las aleaciones de aluminio son obtenidas a partir de la combinación de este metal con otros elementos (cobre, magnesio, zinc, silicio, manganeso, etc.) que mejoran sus propiedades mecánicas, pues al ser este un material maleable y dúctil, necesita mejorar su resistencia mecánica y en algunas aplicaciones optimizar aspectos como la dureza. En la industria también son conocidas como aleaciones ligeras, debido a que tiene una densidad mucho menor comparado con el acero (aproximadamente es la tercera parte de la densidad del acero). El metal más resistente de la industria. Las principales ventajas del titanio sobre otros metales, radican en la alta calidad de sus propiedades mecánicas, físicas y químicas, como ligereza, dureza y resistencia a la corrosión, la amplia gama de aleaciones que forma y su comprobada utilidad en procesos térmicos y de fabricación de piezas y productos, hechos que lo han posicionado rápidamente en el mercado. En la industria aeroespacial, por ejemplo, las aleaciones del titanio son utilizadas en las superficies exteriores de cohetes y aviones supersónicos de combate, dada la capacidad del material para soportar la fricción generada por la fuerza del aire en el espacio –cuando sobrevuelan a grandes velocidades– pero también por ser un material ligero. En otro campo y debido a que el titanio es un metal inerte, su cubierta de óxido en contacto con tejidos humanos resulta insoluble, es decir, no libera iones que reaccionen con otras moléculas orgánicas; el resultado, los tejidos del organismo toleran su presencia sin que aún se hayan observado efectos alérgicos por parte del sistema inmunitario. Precisamente, esta propiedad de biocompatibilidad ha hecho posible una gran cantidad de aplicaciones médicas como prótesis de cadera y rodilla, tornillos óseos, componentes para la fabricación de válvulas cardíacas, esternón y costillas, instrumental quirúrgico y placas antitrauma e implantes dentales. Por su resistencia a la corrosión se lo utiliza en la construcción naval, fabricación de hélices, plataformas petrolíferas, etc. En el deporte en la fabricación de palos de golf, bicicletas y cañas de pescar. El Material más Ligero de la metalmecánica En industrias como la automotriz, ferroviaria y aeroespacial, se evalúa constantemente el desempeño de sus productos con el propósito de mejorar sus características y propiedades, en este sentido, se han desarrollado materiales más livianos, como las aleaciones de magnesio (Mg), que gracias a sus fusiones con zinc y el mismo aluminio, proveen características superiores de resistencia, dureza, densidad y óptimo rendimiento ante la corrosión, lo que, a largo de las últimas dos décadas, ha impulsado su uso en productos de uso cotidiano como automóviles, celulares y componentes para helicópteros. El magnesio es también utilizado en la fabricación de fuegos artificiales responsable de algunos efectos luminosos y de la luz blanca. ALUMINIO TITANIO MAGNESIO 15 Algunos metales se utilizan en estado puro, sin embargo, la mayoría son utilizados en la industria en forma de aleaciones, es decir, mezclados con otros elementos que le confieren otras propiedades. Así entonces consideramos a las aleaciones no como compuestos sino como mezclas homogéneas o soluciones. La clave de la aleación está en la naturaleza de los elementos que lo conforman ya que la adecuada combinación de propiedades determinará las características de esta. El hierro es uno de los metales ampliamente utilizado en la industria, de ahí que se clasifiquen a las aleaciones en ferrosas y no ferrosas. ACTIVIDAD N° 1. Indaga y completa el cuadro. ALEACIÓN METALES INVOLUCRADOS USOS Y APLICACIONES NO FERROSA BRONCE LATÓN ALPACA NICROMO ORO BLANCO FERROSA ACERO INOXIDABLE ACERO GALVANIZADO HOJALATA ACTIVIDAD N° 2. INDICA. 1. Indica cuál de las siguientes afirmaciones es la correcta: A. El retículo cristalino de los metales está formado solo por iones positivos. B. El retículo cristalino de los metales está formado por iones positivos y negativos. C. En algunos metales, el retículo cristalino está formado solo por iones negativos. D. El retículo cristalino de los metales está formado por iones positivos y átomos neutros. 2. Se sabe que los metales son buenos conductores del calor. Indique de cuál de los siguientes factores depende fundamentalmente esta propiedad: A. Del número de protones y neutrones de su núcleo. B. De la nube electrónica que se origina al formarse el enlace metálico. C. De los restos positivos que se distribuyen en los nodos del retículo. D. De los electrones que quedan en las capas internas y que no intervienen en la formación del enlace 3. De las aleaciones se afirma que: A. Generalmente son más blandas que sus componentes. B. El punto de fusión de la mayoría de ellas es más bajo que el del componente principal C. Sus propiedades varían muy poco con los cambios en su composición. D. En las aleaciones llamadas "mezclas simples" los metales son mutuamente solubles 4. La maleabilidad, conductibilidad, ductilidad y brillo de los metales se pueden explicar por: A. Electrones deslocalizados. B. Electrones localizados. C. Pares de electrones compartidos por igual entre dos átomos. D. Pares de electrones compartidos desigualmente entre dos átomos 5. Una característica muy definitoria de los sólidos metálicos es que forman cristales... A. cuyas partículas unitarias son moléculas discretas e incluso átomos que están unidas unas a otras por fuerzas intermoleculares. B. cuyas partículas son iones positivos embebidos en una "nube" o "mar" de electrones. C. constituidos por iones positivos y negativos alternados. D. constituidos por átomos unidos unos a otros por enlaces covalentes. 6. El acero inoxidable es una aleación de: A. Hierro y 2% de Carbono B. Hierro, Carbono y Cromo o Níquel C. Hierro, Carbono y Aluminio 7. Con acero inoxidable se fabrican… A. Campanas B. Cubiertos C. Aviones ALEACIONES METÁLICAS 16 8. ¿En cuál (es) de la(s) aleaciones contiene(n) el Cobre? A. Latón B. Bronce C. Acero D. Alpaca 9. Con el cobre se fabrican … A. Objetos de hojalata B. Cables eléctricos C. Cascos de buques 10. La composición del bronce es… A. Cobre y estaño B. Cobre y cinc C. Cobre y plomo 11. La composición del latón es… A. Cobre y estaño B. Cobre y cinc C. Cobre y plomo 12. El Cinc se utiliza para… A. Galvanizar piezas de acero B. Fabricar latasde conserva C. Fabricar acero 13. Los botes de bebidas están fabricados por lo general con … A. Aluminio B. Acero inoxidable C. Latón 14. ¿Para qué se emplea el plomo? A. Para fabricar baterías B. Para la fabricación de hojalata C. Para obtener el latón 15. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el aluminio es falsa? A. Es de color blanco plateado B. Es muy denso C. No se oxida 16. ¿Qué metal se utiliza en productos pirotécnicos? A. Magnesio B. Cinc C. Estaño 17. Las campanas de iglesias y catedrales están fabricadas de … A. Hierro B. Bronce C. Cobre 18. ¿Cuál de las siguientes propiedades no corresponde al Cobre? A. Buen conductor de la electricidad B. Dúctil y maleable C. Frágil 19. La mezcla de varios metales se llama: A. Amalgama B. Aleación C. Ganga 20. Según su contenido en hierro los materiales metálicos se clasifican en dos grupos: A. Puros e impuros B. Magnéticos y no magnéticos C. Ferrosos y no ferrosos ACTIVIDAD N° 3. Indaga de qué materiales están elaboradas las monedas del Perú 5 y 2 soles 1sol y 50 céntimos 20 y 10 céntimos 5 y 1 céntimos 17 ACTIVIDADES FINALES ACTIVIDAD N° 1. Completa el cuadro: ACTIVIDAD N° 2. Escribe los elementos que se encuentran en cada grupo de los elementos representativos y diferencia mediante colores los metales de los no metales. GRUPO FAMILIA NOMBRE DE GRUPO ELEMENTOS 1 2 13 14 15 16 17 ENLACE IÓNICO TIPOS ENLACE COVALENTE GENERALIDADES ¿Qué son? …………………………………………………………….……. ¿Por qué se forman? El sistema formado es más …………………….…. ¿Qué forman? …………………………………………………………..………. ¿Con qué reglas? ………….………………………………………………….……. ¿Cómo se llama la fuerza de unión? ……………………………………………………………………………………….. ¿Entre qué tipo de átomos? Entre ………….…………… (………….……..) y ……………..…………… (………….…..) ¿Cómo se forma? Por …………………..………….. de electrones (…………………… y ………………..). ¿Qué se forman? …………………………………………………….………………………….. ¿Qué estructura presentan los compuestos iónicos? ……………………………………………………………………….………… ¿Entre qué tipo de átomos? ……………………………………………………………………….………… ¿Cómo se forma? ……………………………………………………………………….………… ¿Qué se forman? Compuestos ………………………………………………..…………… ¿Qué estructuras presentan? ………………..………………………………. homonucleares o heteronucleares. ¿Entre qué tipo de átomos? ……………………………………………………………………….………… ¿Cómo se forma? ……………………………………………………………………….………… ¿Qué se forman? ………………………….……………………………………………………… ¿Qué es una aleación? ………………..……………………………………………………………….. ENLACE METÁLICO ENLACES INTERATÓMICOS 18 ACTIVIDAD 3. Indica si las uniones de los siguientes elementos son iónicas (I), covalente polar (CP), covalente apolar (CA) o metálico (M): N° ENLACE N° ENLACE N° ENLACE 1 O – H 6 N – N 11 S – H 2 N – H 7 Cl – O 12 O – O 3 C – N 8 Ca – Br 13 Cs – Cl 4 K – O 9 Ag - Cu 14 Ba – S 5 Fe – Fe 10 F - C 15 P - H ACTIVIDAD N° 3. Transferencia a situaciones nuevas: 3.1. Dos elementos A y B tienen números atómicos, respectivamente, 17 y 56. a) Escribir su configuración electrónica. A B b) ¿Qué tipo de enlace formaran los átomos de A entre sí? ……………………………………………………………………….. c) ¿Qué enlace formarán los átomos de B entre sí? ……………………………………………………………………….. d) ¿Qué tipo de enlace formaran los átomos de A con los de B? ……………………………………………………………………….. 3.2. Considerar los tres elementos siguientes cuyos números atómicos se indican entre paréntesis: A(Z=12), B(Z=17), C(Z=13). Justifica la veracidad de las afirmaciones siguientes, razonando las respuestas. a) Los átomos de A tenderán a formar compuesto covalente con los de B de fórmula AB2 b) Los átomos de B se unirán para formar una molécula biatómica con enlace covalente. c) Los átomos de B se unirán a los de C para formar un compuesto iónico de fórmula CB. d) Los átomos de A se unirán entre sí mediante enlace metálico. ACTIVIDAD N° 4. Completa el cuadro: SUSTANCIA Na2S SCl2 Cl2 Na Estructura Lewis de los átomos Estructura Lewis de las sustancias Tipo de enlace entre los átomos Tipo de sustancia (molécula o cristal) Estado físico a temperatura ambiente Conductividad eléctrica ELECTRONEGATIVIDADES 19 ACTIVIDAD N° 5. Indica: Conteste las preguntas 1 y 2 de acuerdo a la información de la siguiente tabla: La tabla presenta la EN de 4 elementos X, J, Y y L Elemento X J Y L Electronegatividad 4.0 1.5 0.9 1.6 1. De acuerdo con la información de la tabla, es válido afirmar que el compuesto con mayor carácter iónico es A. LX B. JL C. YJ D. YX 2. De acuerdo con la información de la tabla, es válido afirmar que el compuesto de mayor carácter covalente es A. LY B. JL C. YX D. YJ 3. Dos elementos diferentes pueden unirse mediante enlace iónico o covalente. Entre las características de dichos enlaces se encuentran: A. En ambos enlaces los átomos comparten electrones, pero en el iónico uno es metal y otro no metal mientras que en el covalente los dos son no metales. B. En el iónico los iones se unen por fuerzas electrostáticas y en el covalente los átomos comparten electrones. C. En el iónico los átomos comparten electrones y en el covalente se unen por fuerzas electrostáticas. D. El iónico es característico de los metales y el covalente es característico de los no metales. 4. ¿Cuál de las siguientes alternativas corresponden a la definición de “electrones de valencia”? “ Se refiere a los electrones que ………………………………. A. se encuentran más cercanos al núcleo B. se encuentra en el primer nivel de energía C. no intervienen en el enlace químico D. se encuentran en el último subnivel de energía E. se encuentran en el último nivel de energía 5. ¿Cuál de las siguientes sustancias tiene mayor punto de fusión? A. KBr B. CH4 C. I2 D. HCl E. CH3OH 6. La molécula HBr: A. No tiene momento dipolar. B. Tiene un enlace covalente polar. C. Tiene un enlace covalente no polar. D. Tiene un enlace doble. E. Tiene un enlace iónico 7. Señale cuáles de las siguientes especies químicas serán conductoras de la electricidad: I. NaCl(s) II. KI(l) III. Rb IV. I2 A. Sólo I B. I y II C. Sólo II D. II y III E. IV 8. Los elementos metálicos se caracterizan por: A. Ser malos conductores eléctricos. B. Tomar fácilmente electrones del oxígeno del aire. C. Ceder electrones cuando hay alguien capaz de aceptárselos. D. Que todos tienen una temperatura de fusión muy elevada. 9. Se tienen tres sustancias A, B y AB, siendo A un metal alcalino y B un halógeno. Por tanto, es cierto que: A. B y A son conductores de la corriente eléctrica en estado fundido. B. Los sólidos A y AB son conductores de la corriente eléctrica. C. El sólido A es conductor de la corriente eléctrica y el sólido AB lo es cuando está fundido. D. El sólido A es un aislante 10. En la siguiente configuración electrónica cuantos electrones de valencia tiene este elemento: 1s 2 2s 2 2p 6 A. 10 electrones B. 8 electrones C. 2 electrones D. 6 electrones E. No tiene electrones de valencia 11. Dada la configuración electrónica de un elemento 1 s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3 4s1 deducir si tenderá a formar: A. enlace iónico y covalente; B. enlace iónico y metálico; C. enlace metálico y covalente D. solo enlace covalente E. sólo enlace metálico 12. Para que entre dos átomos exista un enlace iónico: A. Ambos deben tener una electronegatividad semejante. B. Uno debe tener una afinidad electrónica alta y otro un potencial de ionización baja. C. Uno de ellos debe tener una electroafinidad alta y el otro, debe tener una energíade ionización alta. D. Solamente puede darse entre un halogeno y un alcalino. 13. El FLUOR (Z =9) y el SODIO (Z = 11) se unen dando un compuesto del cual podemos decir que se forma: A. Por transferencia de un electrón de cada átomo de sodio a cada átomo de flúor. B. Por transferencia de dos electrones de cada átomo de sodio a cada átomo de flúor 20 C. Por compartición de un par de electrones procedentes uno del átomo de sodio y otro del átomo de flúor. D. Por compartición de dos electrones procedentes ambos del átomo de sodio. 14. Se establecen enlaces covalentes polares entre los elementos que al restar sus respectivas electronegatividades presentan una diferencia menor a 1.7, y enlaces covalentes apolares si su diferencia es igual a cero. De los siguientes pares de átomos el que se unirá mediante un enlace covalente apolar será A. Na + Cl B. N + N C. O + Mg D. H + Cl 15. Para que dos átomos "A" y "B" se unan mediante un enlace iónico es necesario que: A. La afinidad electrónica del elemento menos electronegativo sea muy elevada. B. Que se transfieran electrones del elemento más electronegativo al menos electronegativo. C. Que la electronegatividad de ambos elementos sea muy diferente. D. Que el tamaño de los átomos que van a enlazarse sea similar. 16. Según los siguientes valores de diferencias de electronegatividades entre dos átomos. ¿En cuáles de ellos se produce un enlace covalente apolar? I. 0 II. 1,3 III. 2,5 A. Sólo I B. Sólo I y II. C. Sólo III D. Sólo II. E. Sólo II y III 17. Teniendo en cuenta las electronegatividades, calcule con la diferencia de electronegatividades. ¿En cuál de las siguientes uniones de átomos se produce un enlace iónico?: Electronegatividades: H: 2,3 O: 3,5 Cl: 3,0 Na: 0,4 C: 2,5 I. C y O II. Na y Cl III. C y H A. Sólo I B. b.Sólo I y II. C. c.Sólo II. D. d. Sólo II y III. E. e. Sólo III 18. De las siguientes moléculas, ¿Cuál (es) de ellas es(son) polares? I. H2 II. HCl III. O2 IV. H2O A. Sólo I y III B. Sólo II y III C. Sólo III y IV D. Sólo II y IV E. I, II, III y IV 19. Indica qué tipo de enlace químico poseen las siguientes sustancias en el mismo orden: MgS, HF, HCl y NaF. A. Covalente, iónico, covalente, iónico. B. Covalente, iónico, covalente polar, iónico C. Iónico, covalente, covalente, iónico D. Iónico, covalente apolar, covalente, iónico. E. Covalente, iónico, iónico, covalente polar 20. Se forman iones (cationes si son positivos y aniones si son negativos) cuando un átomo neutro: A. Gana uno o más electrones, formando un catión si es metal y un anión si es no metal. B. Pierde uno o más electrones, formando un catión si es metal y un anión si es no metal. C. Gana uno o más electrones (formando un catión) o los pierde (formando un anión). D. Pierde uno o más electrones (formando un catión) o los gana (formando un anión). 21. ¿Qué propiedad de las siguientes no corresponde a las sustancias con enlace covalente?: A. Funden a baja temperatura. B. Conducen muy bien la electricidad. C. No se disuelven en agua. D. Pueden ser gases. 22. La unión de un no metal con el hidrógeno da lugar a un enlace: A. Iónico. B. Covalente. C. Metálico. D. Ninguno de los anteriores 23. Un sólido de punto de fusión elevado, duro, soluble en agua, conduce la electricidad cuando está disuelto. Podemos decir que sus átomos están unidos mediante enlace: A. Covalente. B. Metálico. C. Iónico. D. Ninguno de los anteriores. 24. Cuando se unen el flúor y el sodio dan lugar a una estructura: A. Red covalente. B. Red iónica cristalina C. Molécula. D. Átomos aislados. 25. Indicar la afirmación correcta basándose en la electronegatividad de los elementos señalados, en cuanto al tipo de enlace que se formará entre los elementos que se indican: A. El Ca y el O forman un enlace covalente polar B. El H y el Cl forman un enlace iónico C. El K y el F forman un enlace iónico D. El H y en Br forman un enlace covalente apolar 21 26. Respecto a la imagen siguiente indica si las proposiciones son verdaderas o falsas: I. El yodo gaseoso presenta la fórmula I2 II. El yodo forma moléculas III. Tiene mayor punto de fusión y ebullición que el cloruro de sodio IV. Se produce la sublimación del yodo V. El yodo es de tipo iónico A. VVVVV B. FVFVF C. VVFVF D. FVFVV E. VVVVF 27. Para que entre dos átomos exista un enlace iónico: A. Ambos deben tener una electronegatividad semejante. B. Uno debe tener una afinidad electrónica alta y otro un potencial de ionización baja. C. Uno de ellos debe tener una electroafinidad alta y el otro, debe tener una energía de ionización alta. D. Solamente puede darse entre un halógeno y un alcalino. 28.Un enlace entre dos átomos en el cual uno solo de ellos aporta electrones, podemos decir que es un enlace: A. Iónico dativo. B. Fuerte C. Parcialmente covalente. D. Covalente coordinado. E. Débil 29. Si tenemos dos átomos enlazados de manera que el par de electrones que conforman el enlace entre ellos los aporta el mismo átomo, se puede decir que se trata de un enlace: A. Parcialmente covalente B. Covalente normal C. Covalente coordinado D. Iónico 30. Un elemento "A" tiene dos electrones en su última capa, y otro elemento "B" presenta en su capa de valencia la configuración electrónica: 3s2 3p5. Si estos dos elementos se combinan entra sí, la posible fórmula del compuesto que se origina será: A. AB B. A2B C. 2AB D. A7B2 31. El zafiro es una piedra preciosa cuya composición química es Al2O3, presenta las siguientes propiedades excepto: A. Elevado punto de fusión B. Está formado por moléculas C. Es un compuesto iónico D. Tiene alta dureza E. Es un mal conductor de la electricidad El diamante y el grafito son alótropos del carbono, ambos presentan una estructura geométrica diferente y por lo tanto diferentes propiedades físicas, tal y como se muestra a continuación: Mientras que el diamante posee lustre adamantino y es un mal conductor de electricidad, el grafito presenta lustre metálico y es buen conductor de electricidad. El diamante es un sólido de alta dureza sin embargo el diamante es suave y resbaloso. 32. La unión entre los átomos que componen al diamante y al grafito son respectivamente: A. Iónico y covalente B. Covalente apolar y covalente polar C. Covalente polar y covalente polar D. Covalente apolar y covalente apolar E. Iónico y metálico 33. El diamante y el grafito son: A. Sólidos covalentes B. moléculas C. redes iónicas D. aleaciones E. compuestos 34. La disposición de los átomos de carbono en el diamante y el grafito son respectivamente: A. tetraédrica y lineal B. tetraédrica y hexagonal C. hexagonal y lineal D. tetragonal y lineal 35. Las hibridaciones que presentan el diamante y grafito son respectivamente: A. sp3 y sp B. sp3 y sp2 22 C. sp y sp2 D. sp3 y sp3 E. sp2 y sp2 36. La conductividad eléctrica del grafito se explica por: A. la deslocalización de electrones pi B. su enlace netamente metálico C. su hibridación sp3 37. La pureza de los diamantes se mide en quilates, equivaliendo un quilate 0,2 g. El diamante más grande llamado Cullinan, fue hallado en áfrica en 1905 y presento 3025, 75 quilates. ¿Cuál es su masa en gramos? A. 70,5 g B. 700,5g C. 605,15g D. 6005,15g E. 500,15g Las aleaciones son el resultado de la mezcla de metales, estas mezclas tienen como intención obtener materias con propiedades diferentes a los elementos originales para una aplicación particular, verbigracia el cromo es añadido al acero para hacerlo más resistente a la corrosión que será utilizado en la fabricación de cubiertos, cuchillos, tijeras, etc. Respecto a los metales y sus aleacionesresponda las siguientes cuestiones: 38. El latón presenta un color amarillo, presenta buena resistencia a la corrosión y es muy utilizado en la acuñación de monedas. El latón se obtiene de la mezcla de: A. Hierro y cobre B. Zinc y cobre C. Cobre y estaño D. Plata y cobre E. Oro y zinc 39. El oro es un elemento químico de gran valor, presenta una elevada resistencia a la corrosión por lo que se lo puede encontrar en estado puro en la naturaleza, para mejorar algunas de sus propiedades mecánicas se lo mezcla con plata o cobre, formándose así oro de diferentes quilates. A. El oro de 24 quilates es oro puro. B. El oro de 18 quilates es una aleación C. El oro de 14 quilates tiene un alto contenido de oro D. El oro de 24 quilates es muy utilizado en orfebrería 40. El mercurio es un metal muy empleado en la fabricación de amalgamas dentales. Su uso es aún controversial, puesto que su componente principal, el mercurio, es un metal pesado y muy tóxico puesto que su ingestión y acumulación en ciertos órganos provoca diversos trastornos, especialmente a nivel nervioso. Respecto a la amalgama dental no podemos afirmar: A. Es una aleación de un líquido con un sólido B. Es buena conductora de electricidad C. Es sólido a temperatura ambiente D. Es una aleación comprobada como inocua E. Presenta enlace metálico entre sus átomos Ampliación: 41. Dos elementos A y B tienen números atómicos, respectivamente, 17 y 56: ¿Qué tipo de enlace formaran los átomos de A entre sí? ¿Qué enlace formarán los átomos de B entre sí? ¿Qué tipo de enlace formaran los átomos de A con los de B? A. Covalente polar– metálico – iónico B. Covalente – covalente – iónico C. Metálico – covalente – iónico D. Iónico – metálico – covalente E. Covalente puro – metálico - iónico 42. Respecto a la molécula del ácido perclórico (HClO4), señale la alternativa incorrecta: A. Presenta tres enlaces pi (). B. Presenta cinco enlaces sigma (). C. Presenta tres enlaces coordinados. D. Presenta once pares de electrones no enlazantes. E. No todos los átomos cumplen con el octeto. 43. Respecto a la molécula HNO3, las proposiciones incorrectas son: I. Presenta 4 enlaces sigma II. Presenta e enlaces simples y uno doble III. Existen 7 pares de electrones no enlazantes IV. El hidrógeno no cumple con el octeto V. Existen dos enlaces covalentes coordinados A. Sólo III B. Sólo V C. II y V D. III y V E. II, III y V REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: Instituto de Ciencias y Humanidades (2010), Química: principios y aplicaciones. Perú: Asociación Fondo de Investigadores y Editores. Bylikin, S. Horner, G. Murphy, B. Tarcy, D. (2014), Chemestry IB Diploma, Reino Unido: Oxford Guerra, F. Mulero, R. Vinagre, A. (2013), Cuestiones curiosas de química, España: Alianza Editorial Owen, S. (2014), Chemistry for the IB Diploma, Reino Unido: Cambridge University. 23 24
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