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Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006
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EstrategiasDidácticas
para la para la enseñanzaenseñanza
de lade la Química
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¿Qué espero de esta sesión?
¿Qué quiero que pase?
¿Qué no quiero que pase?
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DESARROLLO DE LA SESIÓN
Encuadre:Presentación y expectativas de los participantes 15 min
Ideas previas sobre el enlace químico 15 min
Cuestionario individual, Intercambio de ideas . Investigar experimentalmente el mejor criteriopara distinguir los enlaces
Trabajo experimental 40 min Discusión dirigida y conclusiones 35min Receso 15 min
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DESARROLLO DE LA SESIÓN
Analizar las propiedades de las sustancias y los modelos que las explican
Presentación Power point 40minDiscusión y conclusiones 20 min Relacionar lo aprendido con la práctica docenteQué enseñar en secundaria, propuestas 30min Evaluación 15 min Trabajo de cierre de la sesión 10 min
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Ideas previas
El aprendizaje se centra en el estudiante
Los estudiantes aprenden con base en sus ideas previas .
Es indispensable tomarlas en cuenta en el proceso de aprendizaje.
¿Cómo tomarlas en ¿Cómo tomarlas en cuenta en las clases?cuenta en las clases?
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Las ideas previas de los Estudiantes
constituyen los elementos centrales desde los cuales interpretan y dan significado a los contenidos científicos y a los procesos naturales que perciben.
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RELACIÓN ENTRE LA QUÍMICA MACROSCÓPICA Y LA QUÍMICA MICROSCÓPICA
Tema: ENLACE QUÍMICO. MODELOS. MODELIZACIÓN Y PRÁCTICAS DEMOSTRATIVAS
PONENTESLAURA GASQUE SILVA (Coordinadora), VICTOR UGALDE DE SALDIVAR
MARGARITA GUZMÁN ARELLANO, SILVIA CATAÑO CALATAYUD
Módulo 4.
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“Explicación de las propiedades y los estados de agregación en los compuestos químicos en función de los tipos de enlace.”
Esta propuesta:
Usar las propiedades y los estados de agregación en los compuestos químicos para proponer modelos de enlace.
El enfoque tradicional:
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Las Sustancias Químicas
(.....primero la realidad..)
Y los enlaces.....(...después el Modelo...)
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¿Cuál es el mejor criteriopara distinguir el carácter Iónico, covalente o metálico?
Trabajo experimentalTrabajo experimental
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¿ Qué me dice la cristalinidad...?
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Tipos de sustancias que forman cristales
Los metalesLos compuestos iónicosLos compuestos moleculares Los compuestos covalentes
reticulares O sea... Casi cualquier tipo de
sustancia puede formar cristales
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¿Y la solubilidad...?
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Problemas:
Las sustancias no son “solubles o “insolubles”.
Se solubilizan con diferente grado de solubilidad, en ocasiones muy bajo.
Hay muchas sustancias iónicas insolubles en agua
Hay muchas sustancias covalentes (moleculares) solubles en agua
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Estas propiedades no nos permiten clasificar los enlaces
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Por estado de agregación
Estado de agregación
sólidos líquidos gases
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Problemas....
¿A qué temperatura?
¿A qué presión?
¿ En qué tiempo?
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Empecemos por los sólidos
¿Es el punto de fusión undato significativo?
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Diamante.....
Sólidos de “alto” punto de fusión
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pf 4000°C (Cotton dice que es el mayor conocido conocido...)
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Grafito....
Punto de fusión 4000°C ...
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Ca5(PO4)3(OH) pf = 1600°C
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Hierro
pf = 1528°C
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Sal común
pf = 801
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Los modelos que explican el enlace toman en cuenta las interacciones que se dan entre las entidades vecinas
¿Cómo explicar estas propiedades?
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¿Qué Nos Dice Un Alto Punto De Fusión?
Si es necesaria mucha energía para fundir al sólido, podemos explicarlo mediante interacciones multidireccionales
Cada entidad está unida a varias entidades vecinas y así sucesivamente
Se forman redes tridimensionales
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Sólidos de Alto punto de fusión
Las entidades que los forman atraen a sus vecinos cercanos de manera fuerte y homogénea
INTERACCIONES MULTIDIRECCIONALES
(la atracción se da en varias direcciones)
SE FORMA UNA RED
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Diamante
NaCl
CaF2
GaAs
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Sólidos de bajo punto de fusión
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Azufre, yodo, compuestos orgánicos
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¿Qué nos dice un bajo punto de fusión?
Si con poca energía se funde el sólido, podemos explicarlo mediante interacciones de dirección selectiva
Aquí las interacciones se dan con intensidad sólo entre los átomos que se enlazan y son débiles con los vecinos
Se forman moléculas Al fundirse el sólido, éstas mantienen su
identidad, sólo se separan unas de otras.
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Gases, líquidos o sólidos de bajo punto de fusión
Suponer que una sustancia está formada por moléculas, nos permite explicar que exista como un gas, como un líquido o como un sólido con temperatura de fusión baja.
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Gases, líquidos o sólidos de bajo punto de fusión
INTERACCIONES DE DIRECCIÓN SELECTIVA
FORMAN MOLÉCULASFORMAN MOLÉCULASSe dan solo en algunas direcciones
Enlaces fuertes entre los átomosque forman la molécula
Débiles con otras entidades
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Sólidos de bajo punto de fusión
Las interacciones se dan con intensidad, pero sólo entre algunos átomos vecinos y son débiles con los otros. A esto se le llama interacciones de dirección selectiva, ya que sólo en algunas direcciones se da una interacción fuerte.
(MOLÉCULAS)
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fenol
yodoazufre
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En resumen
Sólidos de alto punto de fusión:
Interacciones multidireccionales:
REDES
Bajo punto de fusión (sólidos, líquidos o gases)
Interacciones de direccionalidad selectiva:
MOLÉCULAS
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Aparte de la direccionalidad,
¿Cómo es la naturaleza de las interacciones que unen a
los átomos?
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Los estados de las sustancias y los puntos de fusión, por sí solos
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Necesitamos otra propiedadmedible
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¿Conductividad?
En estado sólidoFundidosEn disolución
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Algunos sólidos conducen la corriente
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Algunos sólidos se disuelven en agua y conducen la corriente
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¿Qué me dice la conductividad?
Si hay manifestación de cargas que se mueven al aplicar una diferencia de potencial, es razonable suponer que hay separación de cargas en el material.El comportamiento eléctrico permite
distinguir el carácter del enlace de las sustancias
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E n la ce m e tá lico
só lido
E n la ce ió n ico
fu nd ido o d isue lto
S í C o n du ce
E n la ce co va len te
só lid o , fun d ido o d isue lto
N o co n du ce
C on du c tiv id ad
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Con Estas Observaciones
Podemos Proponer
Modelos Que Expliquen Los
Enlaces
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Enlace Químico
Los átomos de los elementos se enlazan mediante sus
electrones de valencia
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Enlace metálico
Los sólidos que conducen la corriente pueden concebirse como un conjunto de iones positivos que se encuentran ordenadamente colocados dentro de un mar de electrones libres. Les llamamos metales
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Enlace metálico
Modelo Presencia de partículas cargadas positiva negativamente con un acomodo muy ordenado en el espacio. Interacción multidireccional.
RED IÓNICA
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Enlace iónico
Propiedades. Sólidos cristalinos a temperatura ambiente, alto punto de fusión, quebradizos, no conducen la corriente como tales, pero que sí lo hacen al fundirse o disolverse en agua, no todos son solubles en agua
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MODELO DE ENLACE IÓNICO
Presencia de partículas cargadas positiva y negativamente, con un acomodo muy ordenado en el espacio.Interacción multidireccional.RED IÓNICA
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ENLACE COVALENTE
RED
COVALENTE
ENLACECOVALENTEMOLECULAR
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RED COVALENTE
Una sustancia que no conduce nunca la corriente puede concebirse como una en la que se comparten equitativamente los electrones entre átomos vecinos.
Si son sólo unos cuantos átomos los que comparten , se forma entre ellos un enlace covalente que da origen a una molécula.
Si cada átomo comparte electrones con vecinos en distintas direcciones, se forma una red covalente.
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Moléculas
En las interacciones de dirección selectiva, hay átomos fuertemente unidos a otros átomos vecinos (con lo que se forman moléculas),
pero la interacción entre moléculas es relativamente débil.
En este caso, para pasar al estado líquido lo que se requiere es romper las interacciones débiles entre moléculas, por lo que el punto de fusión es bajo.
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Enlace covalente polar
En el cloruro de hidrógeno, HCl, se forma una molécula pero, el cloro atrae con más fuerza a los electrones que el hidrógeno, pero los electrones se comparten entre los dos átomos, no se han cedido de uno a otro como en el caso de un enlace iónico:
Decimos que el cloro es más electronegativo que el hidrógeno
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¿y eso....cómo se sabe...?
electronegatividad
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Electronegatividad
Definición de Pauling:
Es la capacidad de un átomo en un enlace para atraer electrones hacia sí mismo
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En los enlaces binariosCarácter de Enlace Covalente - Iónico
Depende de la electronegatividadde los elementos
que lo forman
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Eletronegatividad: Es la capacidad de un átomo en un enlace para
atraer electrones hacia sí mismo
Metales Baja
Electronegatividad
No metales Alta Electronegatividad
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Comportamiento periódico Ojo con la “tendencia general”
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Covalente iónico
Cl2
Cl2ON2O3
H2OHCL
AlCl3
CaCl2NaCl
CsCl
CARÁCTER
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Predicción del tipo de enlace
= 0 enlace covalente no polar
1.7 < < 0 enlace covalente polar
> 1.7 enlace iónico
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CsF = 4.0 – 0.7 = 3.3NaCl = 3.0 – 0.9 = 2.1LiBr = 2.8 –1.0 = 1.8BF3 = 4.0 –2.0 = 2.0
¿Tipo de enlace...?
Cuidado: el enlace entre un átomo de boro y un átomo de flúor, tiene mucho carácter iónico, pero el BF3 es un gas.....
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Enlace covalente
Cuando se comparten electrones entre un par de átomos se forma entre ellos un enlace covalente que da origen a una molécula, en este caso diatómica, como el H2, el CO, el Cl2, el HCl.
(Nótese que todos son gases)
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Enlace covalente polar
En el cloruro de hidrógeno, HCl, el cloro atrae con más fuerza a los electrones que el hidrógeno, pero los electrones se comparten entre los dos átomos, no se han cedido de uno a otro como en el caso de un enlace iónico
Decimos que el cloro es más electronegativo
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CsF = 4.0 – 0.7 = 3.3NaCl = 3.0 – 0.9 = 2.1LiBr = 2.8 –1.0 = 1.8HF = 4.0 –2.1 = 1.9BF3 = 4.0 –2.0 = 2.0
¿Tipo de enlace...?
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Óxidos
Na2O = 2.4CaO = 2.5FeO = 1.7Al2O3 = 2.0
CO2 = 1.0NO2 = 0.5SO3 = 1.0
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Predicción del tipo de enlace
= 0 enlace covalente no polar
? < < 0 enlace covalente polar
> ?? enlace iónico
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Átomos Enlazados
Moléculas Redes
Metálicas Iónicas Covalentes
Enlace metálico Enlace iónico Enlace covalente
Entre metales y no metales
Entre metales Entre no metales
Compuestos
ElementosElementos
Aleaciones Compuestos
Enlaces covalentes intramoleculares
Interacciones intermoleculares
Entre no metales
Elementos Compuestos H2
O2
N2
P4
S11
H2ONH3
CH4
C6H12O6
FeCuAgAl
Bi-CdAg-AuFe-C(Acero)Cu-Sn
(NaCl)x
(K 2SO 4)x
(CaCO3)x
CarbonoDiamanteGrafitoFósforosilicio
(SiO2) x
(SIC) x
(BN) x
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Gracias
Silvia Cataño Calatayud
LAURA GASQUE SILVA (Coordinadora) VICTOR UGALDE DE SALDIVAR MARGARITA GUZMÁN ARELLANO
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¿Falso o verdadero?
Los compuestos covalentes pueden formar sólidos cristalinos.
Los compuestos gaseosos a temperatura ambiente, son covalentes.
El gas BF3 es iónico porque la diferencia de
electronegatividades entre el B y el F es de 2. Todo compuesto iónico se disuelve en agua y conduce la
corriente. Si un compuesto es iónico, forma cristales a T ambiente. Si un compuesto forma cristales a T ambiente, es iónico.