apuntes enlace polaridad y geometrÍa

7/26/2019 Apuntes Enlace Polaridad Y GEOMETRA

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DE

VALPARASO

FUNDACION ISABEL CACES DE BROWN

Aven ida B ras i l 2950, Va lpara so , Ch i le

APUNTES CTEDRA

ENLACE QUMICO Y POLARIDAD

Elaborado por Adriana Toro R

CATEDRA 1


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ENLACE QUMICO

Recordemos algunos conceptos

Iones

El tomo est constituido por el ncleo y la corteza; adems el tomo(neutro) posee igual nmero de cargas positivas (protones) como de cargasnegativas (electrones).

Si la corteza electrnica de un tomo neutro gana o pierde electrones seforman los llamados iones. Los iones son tomos o grupos atmicos que tienenun nmero de electrones excesivo o deficiente para compensar la cargapositiva del ncleo. En el primer caso los iones tienen carga negativa y recibenel nombre de aniones y en el segundo estn cargados positivamente y sellaman cationes.

Ejemplo: Na+, Ca2+, Al3+, F-, S2-, N3-.

Elementos electropositivos y electronegativos

Se llaman elementos electropositivos aquellos que tienen tendencia aperder electrones transformndose en cationes (poseen bajo potencial deionizacin); a ese grupo pertenecen los metales. Los elementoselectronegativos son los que toman con facilidad electrones transformndoseen aniones (poseen alta afinidad electrnica); a este grupo pertenecen losno metales.

Los elementos ms electropositivos estn situados en la parte izquierdadel sistema peridico; son los llamados elementos alcalinos. A medida que seavanza en cada perodo hacia la derecha va disminuyendo el carcterelectropositivo, llegando a los halgenos de fuerte carcter electronegativo.

Electrones de valencia


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Cuando los tomos interactan para formar un enlace qumico, slo

entran en contacto sus regiones ms externas, es decir mediante loselectrones de la ltima capa, que reciben el nombre de electrones de valencia.La unin consiste en que uno o ms electrones de valencia de algunos

de los tomos se introducen en la esfera electrnica del otro.

Los gases nobles, poseen ocho electrones en su ltima capa, salvo elhelio que tiene dos. Esta configuracin electrnica les comunica inactividadqumica y una gran estabilidad.

Todos los tomos tienen tendencia a transformar su sistema electrnicoy adquirir el que poseen los gases nobles, es decir rodearse de 8de valencia,porque sta es la estructura ms estable, REGLA DEL OCTETO.

ENLACE

Es la unin entre dos tomos. Esta unin puede ser a travs de:

1. Enlace inico, si hay atraccin electrosttica.

2. Enlace covalente, si comparten los electrones.

ENLACE INICO

Se basa en la transferencia de electrones de un tomo a otro,formndose con esto iones de carga opuesta los cuales se atraen debido a lafuerza electroesttica (atraccin de cargas opuestas).

El enlace inicose presenta generalmente entre elementos metlicosde los grupos IA y IIA, elementos de bajo potencial de ionizacin (a loscuales es fcil arrancarle el o los de valencia) con lo cual se transforman encationes, los elementos con los cuales formaran este tipo de enlaces por lo

tanto debern ser elementos que acepten electrones fcilmente, es decir dealta afinidad electrnica elementos de los grupos VIA y VIIAcon algunasexcepciones.

El nmero de electrones ganados o cedidos


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Exceptuando los gases nobles todos los elementos al combinarse tiendena adquirir la misma estructura electrnica que el gas noble ms cercano. Eltomo que cede electrones se transforma en ion positivo (catin), en tanto queel que los gana origina el ion negativo (anin).

Ejemplo: Veamos el tipo de enlace que se puede formar entre el Na (Z = 11) yel Cl (Z = 17). Apliquemos los conceptos de Potencial de Ionizacin y AfinidadElectrnica y ayudndonos de la configuracin electrnica, para clasificar ydeterminar el o los electrones que estarn en juego en este enlace.

De los dos elementos, el que est relacionado con el Potencial deIonizacin es el metal, es decir el Na esta especie tiene un bajo Potencial deIonizacin, por lo tanto perder fcilmente su de valencia. En cambio el nometal es el cloro el cual est relacionado con una Afinidad Electrnica alta yaceptara el .

Configuracin electrnica : Na (Z = 11) 1s22s22p63s1

Perodo y grupo : 3 perodo, grupo IA.

Potencial de ionizacin : Na(g) Na(g)+ +

Configuracin electrnica : Cl (Z = 17) 1s22s22p63s23p5

Perodo y grupo : 3 perodo, grupo VIIA.

Afinidad electrnica : Cl(g) + Cl-(g)

El nmero de electrones ganados o perdidos debe ser el mismo, engeneral los tomos ganarn o perdern electrones de modo de adquirir laconfiguracin de mayor estabilidad, es decir la de un gas noble.

Ejemplo:Na(g) Ne 3s1 Na+(g)Ne +

Cl(g) Ne 3s2 3p5 + Cl-(g)Ar

Na(g) + Cl(g) Na+(g) + Cl-(g)


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El sodio al perder un electrn queda con configuracin electrnica de Ne,

es decir con 10, en cambio el cloro al ganar este electrn completa el orbital3p y adquiere configuracin del Argn (18).

La frmula del compuesto ser: Na+Cl-= NaCl se omiten los signos.

Aplique lo anterior para el Ca y el F (recuerde que el nmero de transferidos debe ser el mismo).

Cmo puede darse cuenta fcilmente si un enlace es inico?

1. El enlace inico se da preferentemente en ELEMENTOS METLICOS delgrupo IA y IIA con elementos del grupo VIA o VIIA. Tambin sepuede basar en la diferencia de electronegatividad entre los doselementos que forman el enlace.

2.

Si, la diferencia de electronegatividad (

E.N) > 1.7 siempre ycuando se una un elemento metlico del grupo IA o IIA con unno metal del grupo VIA o VIIA.

Recuerde:

1. Si la diferencia de E.N entre los tomos que estn formando un enlace(METAL Y NO METAL) es mayor que 1.7 el enlace es inico.

2. Si la diferencia de E.N entre los tomos que estn formando un enlacees mayor que 0 y menor o igual que 1.7 el enlace es covalente polar.

3. Si la diferencia de E.N entre los tomos que estn formando un enlacees 0, el enlace es covalente apolar.

Ejemplos:

a) Para el NaCl Datos: E.N Na = 0.9; E.N Cl = 3.0.


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Luego la E.N = 3.0 0.9 = 2.1, al ser mayor que 1.7 es enlace inico Na+

Cl-

b) Para el CaF2 Datos: E.N Ca = 1.0; E.N F = 4.0.

Luego la E.N = 4.0 1.0 = 3.0, al ser mayor que 1.7 es enlace inico.

Ntese que se tienen en este compuestos dos enlaces inicos.

(FCaF)

Resumiendo

Si:

E.N > 1.7, Enlace Inico

0 < E.N 1.7, Enlace Covalente Polar

E.N = 0, Enlace Covalente Apolar

Propiedades generales de los compuestos inicos

En general, los compuestos con enlace inico presentan puntos deebullicin y fusin muy altos, pues para separarlos en molculas hay quedeshacer todo el edificio cristalino, el cual presenta una elevada energa

reticular.

ENLACE COVALENTE


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Es el fenmeno qumico mediante el cual dos tomos nometlicosse

unen compartiendo una o varias parejas de electrones; por lo tanto, nopierden ni ganan electrones, sino que los comparten.

Un tomo puede completar su capa externa (capa de valencia)compartiendo electrones con otro tomo.

Esta clase de enlace qumico se llama covalente y se encuentra entodas las molculas constituidas por elementos no metlicos, combinacionesbinarias que estos elementos forman entre s, tales como hidruros gaseosos yen la mayora de compuestos de carbono.

Cada par de electrones (representado por el signo :) intercalado entrelos smbolos de los tomos, indica un enlace covalente sencillo o simple y

equivale al guin de las frmulas de estructura.En enlace covalente puede ser: simple, doble o triple, segn se

compartan uno, dos o tres pares de electrones.

Ejemplo:

EJERCICIOS

1. Basndose en las posiciones en la Tabla Peridica de los siguientes paresde elementos, predecir si el enlace entre los dos es inico o covalente.Justifique.

a) K y Fb) N y H

c) Mg y F

d) C y Cl

e) Na y Cl

f) P y H

F F

O O

N N

F F

O O

N N

o

o

o


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2. Clasificar los siguientes compuestos como inicos o covalentes:

a) HCl

b) HF

c) PCl3

d) Li2O

e) SO2

f) KCl

g)

CaCl2

3.

Escribir la frmula del compuesto inico que se forma entre cada uno delos siguientes pares de elementos:

a)

Ba y F

b) Cs y O

c) Li y Cl

4. Cul es el nmero mximo de enlaces covalentes que puede formar?

a) Un elemento del segundo perodo y grupo IVA.

b) Un elemento del tercer perodo y grupo VA.

c)

Un elemento del cuarto perodo y grupo VIA.

5. Las siguientes especies pueden formar enlaces covalentes mltiples: C,N, O. Identificar el tipo de enlace clasificndolo como: simple, doble otriple.

6.

Cules de los siguientes pares de elementos forman compuestosinicos?

a) Litio y nitrgeno

b) Magnesio y flor


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c) Bario y yodo

d) Aluminio y oxgenoe) Bario y nitrgeno

f) Hidrgeno y cloro

g) Litio y flor

h) Sodio y azufre

i) Calcio y oxgeno

RESPUESTAS

1. El enlace inico se dai) si E.N > 1.7 yii) si los tomos que se unen pertenecen a los grupos IA o IIA conelementos de los grupos VIIA y algunos del VIA.

El enlace es covalente apolar:E.N = 0

El enlace es covalente polar si el valor de la electronegatividad se da en

el rango de: 0 < E.N 1.7

a) K = 0.9 y Cl = 3.0 E.N = 2.1 enlace inico

b) N = 3.0 y O = 3.5 E.N = 0.5 enlace covalente polar

c) Enlace inico

d) Enlace covalente polar

e) Enlace inico

f) Enlace covalente apolar

2. Es en base al enlace:

a), b), c), e) Enlace covalente; d), f), g) Enlace inico.

3. Cs Cs2+ , Br2 2Br-


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a) CsBr2b) BaS

c)

KCl

4.a) 3

b) 6

c) 4

1. Enlace simple: C, P, N, O.

Enlace doble: C, P, N, O.

Enlace triple: C, N.

ESTRUCTURAS DE LEWIS

En las estructuras de Lewis se escriben las estructuras bsicas posibles

del compuesto en las que el elemento menos electronegativo ocupa la posicincentral y el hidrgeno la posicin terminal, en el caso de los cidos por cada Hcido se presenta el enlace O-H.

Recuerde que en general todos los tomos de elementos no metlicostienden a rodearse por 8, aunque hay excepciones, por ejemplo: el S que sepuede rodear de 10 y de 12 y el P que se puede rodear hasta de 10(ampliacin del octeto).

Para escribir la estructura de Lewis se sugieren los siguientes pasos:

1. Se determina el nmero total de los electrones de valencia implicados enla molcula. Todos aparecern en la estructura final, formando pares deenlace o pares solitarios.

2. Se elige como tomo central el elemento menos electronegativo exceptoque se trate del hidrgeno. Por qu no puede ir en el centro?


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3. Se disponen los electrones alrededor de cada tomo de acuerdo con la

regla del octeto.4. Si se precisan enlaces mltiples, estos se asignan al tomo central.

5. El hidrgeno siempre ocupa una posicin terminal al igual que eloxgeno, excepto en las uniones O-H, que es el hidrgeno.

Ejemplo:

Cada enlace representa dos electrones, uno aportado por cada tomo.


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POLARIDAD MOLECULAR

POLARIDAD

Se refiere a los polos elctricos en una molcula, cualquiera que stasea, pero se debe diferenciar entre la polaridad referida al enlace y lamolecular.

La Polaridad de enlaceocurre en enlaces covalentes, seda en elementos no metlicos. Si los tomos que

constituyen el enlace son distintos el enlace es polar.Esto se debe a que cada elemento no metlico presentauna tendencia diferente a captar electrones(electronegatividad). En una unin covalente el tomo ms

electronegativo atraer con mayor intensidad a los electrones y esa nubeelectrnica compartida se desplazar hacia dicho tomo alejndose del otro.Por tal motivo la distribucin de carga en la molcula resulta asimtrica y stase convierte en un pequeo dipolo elctricocon una regin negativa y otrapositiva. Esta circunstancia se presenta cuanto mayor es la diferencia entre laelectronegatividad de los tomos enlazados. Se dice entonces que el enlace

covalente es polar. Ejemplo: H-Cl, H-O, N-H.

Los enlaces covalente formados por el mismotipo tomos de enlaceson apolares(no polares, puros), ya que al ser los mismos tomos cada unode ellos atrae los electrones con la misma fuerza (igual electronegatividad lascuales son opuestas por tanto se anulan). Ejemplo molculas diatmicas: H2,Cl2, O2, N2, I2, Br2.

Por qu el aceite no se mezcla con el agua?

Por qu las manchas de yodo no salen con agua?

Cmo explica que las manchas de pintura se eliminan con diluyentes?

Cmo explica que los detergentes eliminan las manchas de grasa?


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Polaridad de la molecular

Las molculas unidas por enlaces covalentes pueden ser: polareso nopolares.

Molculas polares

En las molculas polares existe una distribucin asimtrica de loselectrones, el enlace o la molcula posee un polo positivo (+) y un polonegativo (-) llamado dipolo.

La molcula de aguaes un caso tpico de molcula polaren la cual eloxgeno es ms electronegativo que el hidrgeno, adems el oxgeno poseedos pares de electrones sin compartir. Esta asimetra en la distribucin de lascargas en cada uno de los enlaces O-H, confiere a stos una cierta polaridadelctrica. Es decir, el tomo de oxgeno se encuentra sobrecargado

negativamente en tanto que los dos tomos de hidrgeno aparecen cargadospositivamente, aun cuando la molcula en su conjunto sea elctricamenteneutra. A causa del carcter polar del enlace oxgeno-hidrgeno, la molculade agua se convierte en un dipolo elctrico.

O es mas electronegativo que el H Los dipolosO es mas electronegativo que el H Los dipolosHH--O no se anulan porque la molO no se anulan porque la molcula no escula no eslineal, sino angular. Ya quelineal, sino angular. Ya que tomo centraltomo centralposee electrones sin compartir. Laposee electrones sin compartir. La moleculamolecula esespolarpolar

POLAR.

Ejemplo H2O


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Molculas no polares o apolares

En las molculas apolares existe una distribucin simtrica de loselectrones, produciendo un enlace o molcula sin dipolo.

Ejemplo CO2

El enlace C-O es polar, ya que, el O esms electronegativo que el C por lotanto, el O se lleva la nube electrnicapara ambos lados y por lo tanto lasfuerzas se anulan y la molcula apolar.

APOLAR.

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