Unidad 3 Curso: Química General 1 Mtra. Norma Mónica López.

Transcripción

1 Unidad 3 Curso: Química General 1 Mtra. Norma Mónica López.

2 Interacciones eléctricas De atracción +, - De repulsión +, + ó -,- Entre Átomos de una misma molécula Moléculas vecinas 2

3 ENLACE QUÍMICO Siempre que dos átomos o iones están unidos fuertemente entre sí, decimos que hay un enlace químico entre ellos. Estas son interacciones intramoleculares. Cuando se trata de interacciones entre moléculas, hablamos de enlaces intermoleculares.

4 Enlace químico Enlace iónico: fuerzas electrostáticas que existen entre iones con cargas opuestas. Se da entre metales y no metales (excepto los gases nobles). Ejemplos: NaCl, CuSO 4, KI, Pb(NO 3 ) 2, LiOH. Enlace covalente: se forma cuando dos átomos comparten uno o más pares de electrones para enlazarse. Se da entre elementos no metálicos. Ejemplos: I 2, CH 4, H 2 O, SiO 2, O 2, HCl, Cn grafito, diamante-. Enlace metálico: cada átomo de un metal está unido a varios átomos vecinos; los electrones de enlace se encuentran relativamente libres para moverse a través de los cores dispuestos en capas tridimensionales.

5 MODELOS DE ENLACE 5

6 Modelos de Enlace Por qué el NaCl es soluble en agua? Por qué flota el hielo? Por qué no se funde la sal de mesa al calentarla y el azúcar sí? Por qué el cobre es maleable y buen conductor de la electricidad? Por qué son miscibles el agua y el etanol? Por qué podemos quitar las manchas de grasa con éter? Hay enlaces entre moléculas no polares? Por qué? Qué tipo de fuerzas que hay que vencer o superar para que se sublime el yodo? 6

7 Tabla 1. Temperaturas de fusión de algunas sustancias SUSTANCIA TEMPERATURA DE FUSIÓN o C Cloruro de sodio 800 Azufre 119 Oro 1060 Diamante 3823 Nitrato de potasio 333 Glucosa 185 Cobre Dióxido de silicio 1713 Platino 1768 Fenol 43 Carbonato de sodio 851 Yodo Naftaleno 80 Sulfato de cobre pentahidratado 650 (se descompone) Yoduro de potasio 677 Carburo de silicio Sublima a 2700 Para dicloro benceno Aprox 50 Plata 970

8 Tabla 2. Algunas propiedades de sustancias con temperatura de fusión elevada SUSTANCIA TEMPERATURA DE FUSIÓN ( o C) Conduce la corriente en estado sólido? Es soluble en agua? Conduce en disolución acuosa? Cloruro de sodio 800 No Sí Sí Oro 1060 Sí No ---- Diamante 3823 No No ---- Cobre Sí ---- Nitrato de potasio 333 No Sí Sí Dióxido de silicio 1713 No No ---- Platino 1768 Sí No ---- Carbonato de sodio 851 No Sí Sí Sulfato de cobre pentahidratado 650 (se descompone) No Sí Si Yoduro de potasio 677 No Sí Sí Carburo de silicio Sublima a 2700 No No ---- Plata 970 Sí No ----

9 Tabla 3. Algunas sustancias con temperatura de fusión baja (menor a 300 o C) SUSTANCIA TEMPERA TURA DE FUSIÓN ( o C) Conduce la corriente en estado sólido? Es soluble en agua? Conduce en disolución acuosa? Azufre 119 No No No Glucosa 185 No Sí No Fenol 43 No No No Yodo No No No Naftaleno 80 No No No p-diclorobenceno Aprox 50 No No No

10 Fuerzas Intramoleculares Fuerzas de atracción intramoleculares (átomo-átomo) Enlace iónico puro Enlace covalente polar Enlace metálico coordinado 10

11 Modelo de enlace iónico Solubles en disolventes polares Conducen la electricidad fundidos o en disolución Altas temperaturas de fusión y ebullición Duros pero frágiles No conducen en estado sólido

12 Analogía Enlace iónico 12

13 Cloruro de sodio

14 PROCESO DE SOLVATACIÓN (Hidratación)

15 Justificación del modelo El enlace iónico es muy fuerte ya que cada ion es causante de fuerzas eléctricas en todas direcciones. La falta de conductividad de estas sustancias en estado sólido se explica porque los iones no pueden moverse en la red y por lo tanto no pueden conducir la corriente eléctrica. Al disolverse en agua o al fundirlas, los iones se liberan de la red y pueden desplazarse transportando su carga eléctrica, por lo tanto pueden conducir la electricidad.

16 Justificación del modelo El establecimiento de la red iónica explica también que estos compuestos presenten elevados puntos de fusión y ebullición. Son sólidos frágiles porque al desplazar los iones y enfrentarlos a otros del mismo signo se traduce en inestabilidad del sistema electrostático y por lo tanto en una relativa facilidad de ruptura del cristal.

17 Fragilidad de algunos compuestos iónicos

18 Compuestos iónicos

19 Modelo de enlace covalente (moléculas) Pueden ser gases, sólidos o líquidos Temperatura de fusión y de ebullición bajas Son ejemplos la glucosa, el fenol, el azufre, el yodo, el oxígeno y el dióxido de carbono.

20 Compuestos moleculares

21 Analogía Enlace covalente puro 21

22 Analogía Enlace covalente polar 22

23 Modelo de enlace covalente (redes) Sólidos de alta temperatura de fusión No conducen la corriente ni en estado sólido ni fundidos

24 Fulereno C60

25 Redes covalentes

26 Redes covalentes

27 Redes covalentes

28 Redes covalentes

29 Modelo de enlace metálico Conducen la electricidad en estado sólido Su conductividad disminuye al aumentar la temperatura Son dúctiles y maleables Altas temperaturas de fusión y de ebullición

30

31 Metales

32 Analogía Enlace metálico 32

33 Fuerzas intermoleculares Ion-dipolo Dipolo-dipolo Dipolo-dipolo inducido Puentes de hidrógeno Fuerzas de dispersión de London Fuerzas de Van der Waals

34 Fuerzas Intermoleculares Fuerzas de atracción intermoleculares (molécula-molécula) dipolo - dipolo Puente de H Fzas de dispersión de London (momento dipolo instantáneo) ión - dipolo dipolo dipolo inducido 34

35 Fuerzas intermoleculares De qué manera se originan? Entre moléculas polares, los extremos con cargas opuestas se orientan de manera que las cargas positivas parciales queden cerca de las cargas negativas parciales. Debido a que las moléculas están en constante movimiento, dicha orientación no es perfecta (líquidos y gases). A este tipo de interacciones electrostáticas se les conoce como atracciones dipolo-dipolo. 35

36 Fuerzas intermoleculares FUERZAS DE LONDON Hasta los átomos no combinados y las moléculas no polares experimentan atracciones débiles. De acuerdo con Fritz London, cuando los electrones se mueven dentro del átomo o molécula, su movimiento es un poco aleatorio de manera que en un instante puede haber más electrones en un lado de la partícula que en otro. A esto se le llama dipolo instantáneo. El dipolo instantáneo induce un dipolo en su vecino y se atraen mutuamente, dichas atracciones se conocen como fuerzas de London. 36

37 ION DIPOLO

38 Dipolo - dipolo

39 Dipolo dipolo inducido

40 Puentes de Hidrógeno Fuerzas intermoleculares Una atracción dipolo-dipolo particularmente fuerte ocurre entre moléculas en las cuales un Hidrógeno está enlazado en forma covalente con un elemento muy pequeño y muy electronegativo (F, O, N). Se forman entonces moléculas muy polares en las que un pequeño átomo de Hidrógeno lleva una carga positiva que fácilmente se puede aproximar al extremo negativo de un dipolo cercano. 40

41 Fuerzas intermoleculares Puentes de Hidrógeno H O H 41

42 Puentes de hidrógeno

43 Puentes de hidrógeno en el agua

44 Puentes de hidrógeno en el hielo

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47 Fuerzas de dispersión de London

48 Cómo determinar fuerzas intermoleculares Tomado de Brown, Química, la ciencia central, 9ª ed, p. 417.

49 En resumen Tipo de enlace Características a nivel atómico Características a nivel macroscópico Propiedades de la materia que explica Ejemplo de sustancias IÓNICO COVALENTE PURO (MOLECULAR) COVALENTE PURO (RETICULAR) COVALENTE POLAR METÁLICO

50 SUSTANCIAS para-dicloro benceno Alta temperatura de fusión Baja temperatura de fusión glucosa S 8 Conduce la corriente en estado sólido. Insolubles en agua Conducen la corriente en disolución acuosa. No conducen sólidos CuSO 4 naftaleno Au Ag Pt NaCl KNO 3 KI Na 2 CO 3 No conduce sólido e insoluble en agua SiC diamante SiO 2