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Autoras : Lic. Silvia Mugliaroli Lic. Amalia Nucara © 1 Enlaces y compuestos químicos Serie 4 Uniones Químicas Los átomos en el mundo que nos rodea se encuentran unidos formando infinidad de sustancias que pueden presentarse al estado sólido, líquido o gaseoso. Al tratar de comprender la expresión “Unión química” podemos plantearnos varias preguntas: • ¿Por qué se unen los átomos? • ¿Cuál es la fuerza que los mantiene unidos? • ¿Hay un único tipo de fuerza? • ¿Por qué a la misma temperatura algunas sustancias con sólidas, otras son líquidas y otras gaseosas? En esta unidad analizaremos la naturaleza de la unión y su relación con la configuración electrónica externa (CEE) © 6 • Los átomo se unen para formar una estructura más estable que la que tienen cuando están aislados • Las propiedades químicas de los elementos de un grupo son similares • Los electrones de valencia (los electrones más externos) intervienen activamente en la formación de los enlaces químicos • En los elementos representativos, los e- de valencia constituyen la C.E.E. y coinciden con el número de grupo • Los átomos que lograran completar su nivel más externo con 8 e- (ó con 2 e-, en algunos casos), adquieren más estabilidad. • En principio, se puede adquirir la configuración de gas noble : * Cuando se comparten electrones entre dos átomos * Cuando un átomo transfiere electrones a otro • Regla del octeto : “los átomos de los elementos tienden a unirse entre si compartiendo o cediendo electrones , de manera que su nivel más externo se complete con 8 electrones(*)” © 7 Lewis desarrolla una manera práctica para representar las uniones químicas. Consiste en escribir el símbolo del elemento rodeado por los electrones químicamente importantes (externos) llamados electrones de valencia. Símbolos de Lewis Elemen to (n=3) Na Mg Al Si P S Cl Ar grupo IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA E de valencia 1 2 3 4 5 6 7 8 Sím. Lewis Metales alcalinotérreos CEE : (ns)2 Metales alcalino CEE : (ns)1 Halógenos CEE : (ns)2(np)5 Gases nobles CEE : (ns)2(np)6 y (1s)2 © 8 Uniones o enlaces químicos • En general, entre elementos con baja energía de ionización ( Me) y elementos con alta energía de ionización (no Me) • Se transfieren e- del átomo menos electronegativo (metal) al más electronegativo ( no metal) • Entre elementos con alta energía de ionización ( No Me-No Me) • Los átomos comparten 1 ó más pares de electrones de valencia • Entre elementos con baja energía de ionización ( Me-Me) METALICOS IONICOS COVALENTES EN LA C E © 9 Enlace iónico 11Na : (1s) 2 (2s)2 (2p)6 (3s)1 E= 0,93 17Cl : (1s) 2 (2s)2 (2p)6 (3s)2 (3p)5 E= 3,16 Na → Na+ + e - Cl + e- → Cl- ∆E=2,23 + Na + + ¿Cuál es la CEE de Na+ y Cl- ? ¿Cómo influye en la estabilidad de ambos iones? Ocurre entre átomos cuya ΔE es notable. Se produce por transferencia de electrones desde un átomo a otro con formación de cationes y aniones. Se puede considerar, en general,que cuando ΔE ≥2 ,la unión es iónica. - © 10 En esta unión se produce la transferencia del electrón del sodio que tiene baja EI hacia el cloro que tiene alta EI o electronegatividad. Se obtiene como resultado el catión sodio y el anión cloruro. Ambos tienen la configuración electrónica de los átomos de un gas noble. Los iones se mantienen unidos por fuerzas electrostáticas formando redes cristalinas. Altos PF y PEb Los iones en estado fundido o en solución adquieren movilidad y pueden conducir la corriente eléctrica. Características © 11 Veamos algunos ejemplos… ¿cuál es la estructura de Lewis de los compuestos formados por: 1) Mg y Br 2) K y S 3) Al y S 4) Na y O 5) Ca y O 6) Na y H © 12 …verifica las respuestas… Fórmula Estr. Lewis Nombre Tipo de compuesto N⁰ de oxidación MgBr2 Mg 2+ 2 Bromuro de magnesio Sal no oxig Mg : +2 Br: -1 K2S 2K + Sulfuro de potasio Sal no oxig K : +1 S : -2 Al2S3 2 Al 3+ 3 Sulfuro de aluminio Sal no oxig Al : +3 S : -2 Na2O 2Na + Óxido de sodio Óxido básico Na : +1 O : -2 CaO Ca2+ Óxido de calcio Óxido básico Ca : +2 O : -2 NaH Na+ Hidruro de sodio Hidruro metálico Na : +1 H : -1 2- 2- 2- - - 2- © 13 Enlace covalente Enlace covalente simple doble triple Dativa O coordinada Ó coordinada polarizado No polarizado H2O CH4 CO2 C2H2 SO2 SO3 HCl Cl2 © 14 Enlace covalente Ocurre entre átomos con electronegatividades altas y semejantes. Para adquirir la CE de gas noble se comparten pares de electrones. Se forman moléculas. Las moléculas se mantienen unidas por fuerzas intermoleculares. F2 Estructura de Lewis El par de electrones compartidos se representa mediante una línea que une ambos átomos. F – F Formula desarrollada © 15 Formula Molecular Estructura de Lewis Formula desarrollada Tipo de enlace H2 H - H Enlace covalente simple O2 O = O Enlace covalente doble N2 N N Enlace covalente triple HBr H - Br Enlace covalente simple CO2 O = C = O Dos enlaces covalentes dobles C2H4 H C C H H H Cuatro enlaces covalentes simples. Un enlace covalente doble. Distribución simétrica En todos estos casos el par electrónico compartido está formado por un electrón proveniente de cada átomo. © 16 Enlace covalente dativo o coordinado Ej: SO2 El oxígeno se une al azufre mediante un enlace covalente doble para completar los ocho electrones. De esta manera el azufre también completa su octeto y se une con el otro oxígeno mediante un enlace covalente dativo o coordinado, en el cual el par electrónico es aportado solamente por el azufre “En el enlace covalente dativo el par electónico es aportado por uno solo de los átomos que ya ha completado su octeto” Para representar el enlace dativo en la formula desarrollada se realiza una flecha que apunta al átomo aceptor. © 17 Formula Molecular Estructura de Lewis Formula desarrollada Tipo de enlace N2O5 Dos enlaces covalentes simples. Dos enlaces covalentes dobles. Dos enlaces covalentes dativos SO3 Un enlace covalente doble. Dos enlaces covalentes dativos P2O3 Dos enlaces covalentes simples Dos enlaces covalentes dobles. © 18 Excepciones a la regla del octeto La regla del octeto presenta limitaciones 1.Átomos con menos de ocho electrones: I. átomos con no de e- valencia menor a cuatro : elementos del 2º período : Be y B II. moléculas en las cuales el no de e- externo es impar, el átomo central tiene menos de 8 e- : NO ; NO2 2.Átomos con más de ocho electrones: PCl5 y SF6 compuesto BeCl2 BCl3 NO2 Estructura de Lewis 2 enlaces simples 3 enlaces simples 1 enlace doble y 1 enlace simple (d) compuesto PCl5 SF6 Estructura de Lewis © 19 Oxoácidos Fórmula molecular Ha NoMe Ob • Para realizar la estructura de Lewis ubicar al no metal en el centro, rodearlo por los oxígenos y por último colocar los hidrógenos al lado de los oxígenos. Ej: H2SO4 • Comenzar con el electrón de cada átomo de hidrogeno y luego ubicar los electrones de los átomos de oxígeno unidos a los átomos de hidrogeno © 20 • Completar los electrones del No Metal • Como el azufre completó su octeto realiza dos uniones covalentes dativas con los otros oxígenos restantes. • Formula desarrollada • Cuatro uniones covalentes simples.Dos uniones covalentes dativas © 21 Formula Molecular Estructura de Lewis Formula desarrollada Tipo de enlace H2CO3 HNO3 HClO4 H3PO4 © 22 Polaridad de enlaces Distribución de carga o nube electrónica alrededor de los átomos que constituyen un enlace covalente Simétrica (núcleos =) Enlace no polar μ=0 Asimétrica (núcleos ≠) Enlace polar μ≠0 La polaridad de un enlace depende de la diferencia de electronegatividad de los átomos que se unen Si la diferencia de electronegatividad entre átomos es muy grande, podemos tener un caso extremo en el que se presenta “una cesión de electrones”( unión iónica) POLARIDAD - + H-H H-Cl Na+Cl- © 23 Momento dipolar + - δ + Unidad : Debye © 24 Estructura de Lewis de Iones poliatómicos Oxoaniones Ej. [ClO3] - Se ubican los oxígenos alrededor del no metal como en los oxoácidos. Se comienza distribuyendo los electrones ganados (la carga del ion) sobre el átomo mas electronegativo o sea sobre el oxígeno. Se colocan los electrones del oxígeno que con el electrón ganado ya tiene siete, por lo tanto comparte uno con el cloro. Se completa con los electrones del cloro. De esta manera el cloro completa su octeto y realiza dos uniones dativas con los otros oxígenos. © 25 Formula del Ión Estructura de Lewis Formula desarrollada Tipo de enlace (SO4) 2- Dos enlaces covalentes simples. Dos enlaces covalentes dativos. Enlace iónico (CO3) 2- Dos enlaces covalentes simples. Un enlace covalente doble. Enlace iónico (NO2) - Un enlace covalente doble. Un enlace covalente simple. Enlace iónico. © 26 Iones poliatomicos sin oxígeno Catión Amonio [NH4 ] + Este ion es un catión. Tiene una carga + porque se perdió un electrón. El electrón lo pierde el átomo menos electronegativo (un hidrogeno). Se ubican los Hidrógenos rodeando al Nitrógeno. Dibujamos los electrones de los tres hidrógenos que lo mantienen. Completamos con los cinco electrones externos del nitrógeno. Se establecen tres uniones covalentes simples entre los hidrógenos y el nitrógenos y una unión covalente dativa entre el hidrógeno (sin electrón) y el Nitrógeno. x © 27 Catión Hidronio [H3O] + Anión hidroxilo u oxhidrilo [OH] - El electrón ganado se ubica sobre el oxígeno porque es el átomo mas electronegativo. © 28 Estructura de Lewis de las Oxosales • Tienen fórmula general Mex(NoMeOy)z • Son compuestos iónicos formados por: * Catión: metal * Anión: oxoanión Ej. NaNO3 Estructura de Lewis Seguir indicaciones para cationes metálicos y oxoaniones © 29 Ca(ClO3)2 Estructura de Lewis Fórmula Desarrollada K2CO3 Estructura de Lewis Fórmula Desarrollada © 30 Mg3(PO4)2 Estructura de Lewis Formula Desarrollada Mg: metal alcalino terreo pierde 2 electrones para adquirir CE de gas noble. Forma catión Mg2+ Para calcular la carga del anión considero que la sumatoria de cargas debe ser cero por lo tanto 3.(+2) cargas positivas se neutralizan con 2.(-?) cargas negativas. De esta sumatoria resulta que la carga del anión es 3 -. © 31 Estructura de Lewis de hidróxidos • Tienen fórmula general M(OH)x • Son compuestos iónicos Catión: metal Anión: oxhidrilo NaOH Ca(OH)2 © 32 Unión metálica • Se unen átomos con energías de ionización bajas y cercanas. • Ninguno de los átomos atrae con fuerza los electrones de la unión. • Esto hará que los electrones externos se hallen en un estado relativamente libre y quede una red cristalina de cationes cuya estabilidad se concreta por la presencia de electrones entre ellos. • Los electrones no pertenecen a ningún átomo en cuestión sino al cristal como un todo. Características de los compuestos metálicos • Conducen la corriente eléctrica y el calor debido a la libertad de los electrones externos a moverse por la red cristalina. • Tienen puntos de fusión y densidades elevadas debido a que los electrones unen fuertemente a los iones positivos. • El brillo esta asociado a la movilidad de los electrones © 33 COMPUESTOS INORGÁNICOS METAL NO METAL Oxido básico Óxido ácido Hidruro metálico Hidruro No metálico Hidróxido Ácido oxigenado Hidrácido Compuestos Neutros ó básicos Sal oxigenada Neutra Ácida Sal no oxigenada + 𝑂2 +𝑂2 +𝐻2 +𝐻2 +𝐻2𝑂 +𝐻2O + + © 34 Clasificación de compuestos inorganicos C an ti d ad d e át o m o s d is ti n to s Binarios Ternarios Cuaternarios NaH MgO HCl 𝑵𝑯𝟑 𝑪𝑶2 𝑪𝒂𝑪𝒍𝟐 KOH 𝑯𝑵𝑶𝟑 NaHS 𝑩𝒂𝑺𝑶𝟒 𝑵𝒂𝑯𝑪𝑶𝟑 © 35 Bibliografia © 27 • • • • • Buenos Aires 2019 QUÍMICA BÁSICA. Di Risio, C.; Roverano, M.; Vazquez, I., 6a edición Ed. CCC Educando, Material consultado de diversas páginas web Ejercitación Práctica de la Asignatura QUÍMICA, UBA, CBC, cátedra Bruno-Di Risio 2020 Educación, Mexico 2004 QUÍMICA, LA CIENCIA CENTRAL, Brown, L; Le May, H.; Bursten, B.: 9ª edic. Pearson Iberoamericana 2006 QUÍMICA GENERAL, Principios esenciales. Chang, R., 4º edición. Ed. Mc Graw Hill
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