Modulo No.4 Enlace Químico

MODULO 4: ENLACE QUíMICO OBJETIVOS 1.

Defin Definir ir lo lo que que es un enlac enlace e quím químico ico..

2.

Enumer Enumerar ar los los difere diferente ntes s tipos tipos de de enlac enlace. e.

3.

Determin Determinar ar los electron electrones es de valencia valencia de un átomo átomo dado.

4.

Represen Representar tar los electr electrones ones de valenc valencia ia por medio medio de los símbol símbolos os de Lewis. Lewis.

.

Establec Establecer er la diferen diferencia cia entre entre un enlace enlace i!nico i!nico"" covalente covalente # metál metálico. ico.

$.

Determin Determinar ar el n%mero n%mero de o&idac o&idaci!n i!n de un elemen elemento to en un compues compuesto to o radical. radical.

'uando un átomo de sodio se combina con una mol(cula de 'l 2  ocurre una reacci!n violenta que produce cloruro de sodio. Esto es una propiedad que poseen todos los átomos de combinarse con otras átomos para producir especies más comple)as.

En un enlace químico las fuer*as de atracci!n mantienen unidos los átomos. +a# tres tipos de enlaces químicos, el )!nico" el covalente # el metálico. ELECTRONES DE VALENCIA VALENCIA

'uando -os átomos interact%an para formar enlaces químicos" s!lo entran en contacto las reiones e&teri e&teriore ores. s. /or /or esta esta ra*!n" ra*!n" como como se vio en el m!dulo m!dulo anteri anterior or"" elemen elementos tos son son confi confiur uraci acione ones s electr!nicas e&ternas similares0 similares0 se comportan químicamente químicamente en forma seme)ante. En consecuencia" al estudiar el enlace químico se consideran sobre todo os enlaces de valencia" #a que son ellos los que participan en una combinaci!n combinaci!n química.

Debemos recordar que los electrones de valencia son todos los electrones que se encuentran en la capa o nivel más e&terno.

/ara destacar los electrones de valencia el químico estadounidense .. Lewis 15671871$9 suiri! una forma sencilla de representar los electrones de valencia de os átomos # de seuirles la pista durante a formaci!n de enlaces" utili*ando lo que a:ora se conoce como símbolos de electr!n 7 punto de Lewis o simplemente símbolos de Lewis.

El símbolo de Lewis para un elemento consiste en el símbolo químico del elemento más un punto por  cada electr!n de valencia. EJEMPLO: Escriba la representaci!n representaci!n de puntos de Lewis para el Li # el ;

'onfiuraci!n, 3Li 8

;

1s22s1

Li<

1s22s2 2p

=i observamos la ubicaci!n de los dos elementos en la >abla >abla /eri!dica podemos ver que el Li está en el rupo ?@ # e ; está en el rupo A??@" vemos que coinciden con los electrones de valencia. Entonc Entonces es podem podemos os conc conclui luirr que que los elemen elementos tos de un mism mismo o rupo rupo tiene tienen n confi confiur urac acion iones es electr!nicas e&ternas similares # en consecuencias símbolos de punto de Lewis similares. /or otra parte" muc:os de nosotros nos preuntamos Bpor qu( los elementos tienen esa tendencia a formar compuestosC La respuesta es mu# fácil de contestar, los átomos con frecuencia anan"

pierden o comparten electrones tratando de alcan*ar el mismo n%mero de electrones que los ases nobles más cercanos a ellos en la >abla /eri!dica.

Los ases nobles tienen acomodos de electrones mu# estables" corno revelan sus altas enerías de ioni*aci!n" su ba)a afinidad por electrones adicionales # su falta eneral de reactividad química. Esta observaci!n :a dado fuar a una pauta conocida como rela del octeto,

Los átomos tienden a anar" perder o compartir electrones :asta estar rodeados por oc:o electrones de valencia. TAREA N° 1

?.

'omplete la informaci!n # conteste las siuientes preuntas,

 SIMBOL0

CONFIGURACION ELECTRÓNICA DELÚLTIMO NIVEL

No. DE GRUPO

N° DE e - DE VALENCIA

E5TRUCTURA DE LEWIS

Na Mg  Al Si P S Cl  Ar

1.

Bu( relaci!n :a# entre el n%mero del rupo en la >abla /eri!dica # la confiuraci!n electr!nica en el %ltimo nivelC

2.

Bu( relaci!n e&iste entre el o. de electrones de valencia con a confiuraci!n electr!nica del %ltimo nivel # el o. de rupoC

3.

B'uál es el má&imo de electrones de valencia que permite un elemento representativo # qu( rupo los poseeC

4.

??.

Bu( característica en com%n tienen los elementos en el cuadroC

'omplete la informaci!n # conteste las preuntas que se formularon en el punto ?.

SIMBOL0

CONFIGURACION ELECTRÓNICA DELÚLTIMO NIVEL

No. DE GRUPO

N° DE e - DE VALENCIA

E5TRUCTURA DE LEWIS

F Cl Br I  At

EL ENLACE IÓNICO

Fos átomos al formar enlace i!nico transfieren uno o más electrones0 estos electrones se transfieren de un elemento de una ran tendencia a perder electrones :acia un elemento can una ran tendencia a aceptar electrones. Los átomos de los elementos cu#as enerías de ioni*aci!n son ba)as tienden a perder electrones # formar cationes" como por e)emplo los átomos de os elementos alcalinos # alcalinos t(rreos" mientras que aquellos con altos valores de enería de ioni*aci!n tienden a formar aniones.

El enlace i!nico se debe a las fuer*as electrostáticas entre los iones con caras opuestas. EJEMPLO

'uando se forma el Li ; =ímbolo de L.ewis, 'onfiuraci!n,

Li 1s22s 1

G

LiG ; 7

; 1s22s 12p 

1s 2

o Li ; 1s22s 22p 

'omo se observa en el e)emplo" el átomo de litio pierde un electr!n # su confiuraci!n cambia de 1s 22s 1 a 1s2 que corresponde a la confiuraci!n del as noble más pr!&imo, el +elio # se convierte en un cation LiG. En el caso del fl%or" este ana un electr!n # su confiuraci!n cambia a 1s22s 22p $" que corresponde a la confiuraci!n del as noble más pr!&imo, el e!n # se convierte en un anion ;7 TAREA No. !

?.

Escriba la confiuraci!n electr!nica" determine el n%mero de electrones que tiene que ceder o anar para adquirir la confiuraci!n del 1H e # escriba el ion.

SIMB0L0

a

11

I

11

 @l

13

8

;

5

J

CONFIGURACION

No. DE e - CEDIDOS O

FORMULA DEL

ELECTRÓNICA

GANADOS

ION

??.

Escriba la confiuraci!n electr!nica de la %ltima capa o nivel" escriba fa estructura punto de Lewis # escriba la f!rmula del compuesto i!nico.

IONES

CONFIGURACION

S"MBOLOS DE LEWIS

FORMULA DEL COMPUESTO

a2G Kr 7 =r 2G 'l 7  @l 3G =27 Ke 2G /3 7

ENLACE COVALENTE

En el enlace covalente es la uni!n en la cual dos electrones son compartidos por dos átomos. /ara representar en forma más simple este enlace" el par de electrones compartidos se representa com%nmente por una sola línea. /or consiuiente el enlace covalente de la mol(cula de :idr!eno se representa,

Debemos recordar que s!lo se requiere considerar los electrones de valencia" #a que son os que están implicados en el enlace químico. EJEMPLO Escriba la estructura de la mol(cula de ;l%or ;2

'onfiuraci!n electr!nica de

8

; 1s22s 22p . 'ada átomo de fl%or tiene un electr!n

desapareado # se representa en la estructura de Lewis de a siuiente forma,

!tese que si al%n electr!n no interviene en la formaci!n del enlace" (ste recibe el nombre de electrones no enla*antes o pares libres. TAREA No. #

1. Escriba las estructuras de Lewis de los elementos constituyentes de los siguientes compuestos e indique los orbitales que se superponen y representarlos.

a) I2 2.

b9 'J2

c9 +3

d9 +?

e9 J2

f9 ''?4

Escriba as estructuras de Lewís de os elementos que constitu#en los siuientes compuestos e indique cuál de estas especies químicas forman enlaces m%ltiples. a9 2

b9 +'?

c9 Kr2  

d9 +2'2

e9 +2=

f9 H3

/ara e&plicar la estructura de los s!lidos metálicos # entender sus propiedades es necesario describir  otro tipo o modelo de enlace químico, el enlace metálico.

Los metales s!lidos se distinuen de otras s!lidos por ser buenos conductores de a corriente el(ctrica # por ser maleables # d%ctiles. El enlace metálico que presentan los metales s!lidos e&plica en forma satisfactoria las propiedades que estos s!lidos presentan. >odos los elementos metálicos presentan dos características fundamentales que les permiten poder formar enlaces metálicos.

a9

>odos los metales tienen enerías de ioni*aci!n relativamente ba)os" por lo que se requieren poca enería para remover un electr!n del átomo de un metal.

b9

La ma#oría de los elementos metálicos s!lo tienen de 1 a 3 electrones en su nivel de enería más alto" lo que sinifica que los átomos de estos elementos poseen varios orbitales at!micos desocupadas en su capa electr!nica más e&terna.

/or tal ra*!n" los orbitales desocupados de un átomo se superponen a los orbitales desocupados de átomos vecinos # los electrones de la capa electr!nica más e&terna de cada átomo" entran a estos orbitales moleculares multinucleares para ser compartidos por varios átomos.

/ara e&plicar esta miraci!n describimos el enlace metálico corno iones positivos unidos por un mar de electrones. La fuer*a del enlace metálico se debe al efecto enla*ante de la nube electr!nica m!vil" o sea as fuer*as de atracci!n entre los iones positivos # el mar de electrones. Los electrones que abandonan as capas e&ternas # que pasan a ocupar los orbitales moleculares tienen relativa libertad para moverse a trav(s de la estructura" lo que e&plica por qu( los metales s!lidos son buenos conductores de la corriente el(ctrica. La movilidad de estos electrones tambi(n e&plica la maleabilidad # ductibilidad de os metales. na muestra metálica puede ser martillada" enrollada # traba)ada mecánicamente. sin destruir su interidad estructural.

TAREA NO.$

1. Explique tomando en consideración !a teoría de! enlace metálico a que se debe: a) Maleabilidad b) Ductibilidad c) Conductividad elctrica POLARIDAD DE ENLACE

ara expresar la naturale"a de un enlace químico# se tiene que determinar si los átomos tienen di$erencias de electrone%atividad. Estas di$erencias pueden ser mu& %randes de manera que

permita que los electrones se pueden trans$erir de un átomo a otro# dando como resultado la $ormación de un compuesto iónico.

ara expresar la naturale"a de un enlace químico# se 'a $ormulado la si%uiente tabla en !a base de !a di$erencia de electrone%atividad de los átomos que $orman el enlace. TAREA No.5

1. redi%a el tipo de enlace entre los átomos# de los si%uientes elementos. ara los enlaces covalentes polares se(ale la polaridad utili"ando a)

 & Cl

$) - & 

b) M% & *

c) *r & +

d) *i & Cl

e) ,i & -r

%) -a & /

0. rdenar !os si%uientes enlaces de ma&or a menor polaridad a)  2 

6.

b) Cl 2 Cl

c) 3 4 Cl

d) -e2Cl

e) a25

*eleccionar la alternativa que usted considera correcta# enumerando dic'a respuesta. 7. De los si%uientes enlaces el que presenta menor polaridad es: a) a 2 /

b) 2+

c) 7l 4 Cl

d) C 4 -r

-. 8Cuál de los compuestos presenta ma&or carácter iónico9 a) -r

b) 3Cl

c) M%+

c) C+

C. El enlace que presenta una ma&or polaridad a) a 2 

b) Ca 2 

c) 7l 2 +

c) Cl 2 +

NÚMERO DE OXIDACIÓN El número de oxidación se defne como: La carga que debera estar presente en un !tomo del elemento" si los electrones en cada uno de sus enlaces perteneciesen al !tomo m!s electronegati#o. $e acuerdo a reglas arbitrarias" se %e puede asignar cargas a los !tomos de un compuesto. Estas reglas son: 1.

El número de oxidación de cualquier elemento es cero.

&.

En un ion poliatómico" la suma de los números de oxidación de sus elementos constituyentes es igual a la carga de dic'o ion.

(.

En cualquier compuesto la suma de los números de oxidación de todos los elementos es igual a cero.

.

Los elementos del grupo I* siempre presentan números de oxidación 1+ y los del II* ser!n &+ y los del III* como el *l su número de oxidación es (+.

,.

Los elementos del grupo -II*" cuando orman compuestos binarios usan número de oxidación 1.

Los elementos del grupo -I* usan números de oxidación de &0  cuando

/.

orman compuestos binarios. El oxgeno siempre utilia número de oxidación &0 excepto cuando orma peróxido. 2.

El número de oxidación del 'idrógeno es 1+" excepto cuando orma 'idruros donde es 10.

EJEMPLO: $etermine el número de oxidación del s en el compuesto 3&45( $e acuerdo a las reglas establecidas el número de oxidación del 'idrógeno es 1+ y el del oxgeno es & 0. *dem!s la suma de todos los números de oxidación de todos los elementos de un compuesto debe ser cero. Entonces podemos plantear la siguiente ecuación en donde 6 representa el número de oxidación del 4: 5 7 &81+) + 6 + (8&0) 5 7 & +x 0/

&M$7& x 7 El número de oxidación del 4 en el 3&45( es +

EJEMPLO: $etermine el número de oxidación del 9 en el ion 95 (0 En el caso de un ion poliatómico aplicamos la regla &" que dice que la suma de los números de oxidación de sus elementos es igual a la carga del ion. 3 M & G 42 79 37 M & G 57 N M 5GC 3

6 7 ,+

TAREANo.6 1. $etermine e% número de oxidación del elemento subrayado en los compuestos o iones: &0

a) 3 45(

b) 4e

) 3(9 (

g) ? 4i 

PRUEBA FORMATIVA

c) 3;I5

d) 3
') *s5 ((0

i) ;r2

e) =a>n  @) ?4i5(

1.

$etermine los electrones de #alencia y escriba la estructura de smbolo de Lewis de los siguientes elementos: a) 9

&.

b) 4n

c) A

d) ;s

e) >g

$ados los siguientes compuestos Bónicos indique los !tomos que gana electrones" los !tomos que pierden electrones y escriba las órmulas de Lewis para cada uno de los compuestos: a) ?A

(.

.

b) >g
c) 4i&

d) ;a5

e) 4r4

Escriba las órmulas de Lewis para las siguientes especies qumicas: a) 3;I

b)
c) 4&

d) 3(95(

) =a&

g) 3;;I(

') 3&;&

e) 3;l5

$etermine el número de oxidación del elemento subrayado en las siguientes especies qumicas: a) 3(*s e) ;I&C0

) =a;5(

b) ? ;r"

c) =&0

d) =&45

') 95(0

D) 3(<5(

,.

Estableca la dierencia entre e% enlace iónico y co#alente.

/.

>encione algunas propiedades del enlace met!lico y cómo se puede explicar las mismas.

2.

;u!l de los siguientes elementos" puede ormar enlace iónica con el cloroF a)

G.

b) =

b) ;5&

c) 3&5

d) 3&5&

9rediga la pareBa de compuestos" que. contiene solamente molHculas polares:  a) ;;l y ;3D

15.

d) ?  

Indique el número de oxidación del oxigeno en cada compuesto: a) ;

D.

c) 4

b) 3;I y ;l&

c) 3;l y =3(

d) ; y ;5&

En cada uno de los siguiente0s eBemplos de smbolo de Lewis" indique el grupo de la tabla periódica al que pertenece el elemento 6: