Enlaces Quim

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<p>Enlaces qumicos</p> <p>ndice Introduccin </p> <p> 1. Qu mantiene unidos a los tomos? </p> <p> 2. Por qu queremos entender cmo se enlazan las partculas materiales unas con otras? </p> <p> 3. Regla del octeto y estructura de Lewis </p> <p> 4. Clasificacin de las sustancias de acuerdo a sus propiedades </p> <p> 5. Tipos de enlace </p> <p> 6. Electronegatividad </p> <p> 7. El enlace covalente </p> <p> 8. Enlace metlico </p> <p> 9. Fuerzas intermoleculares </p> <p> 10. Recapitulacin </p> <p>IntroduccinEste tema es tratado en un segundo curso de Qumica General, para estudiantes de 16 a 17 aos de edad, con conocimientos previos de la tabla peridica , simbologa y ubicacin de los elementos en grupos y familias; modelo atmico de Bohr, el cual es utilizado como punta de lanza del modelo mecano-cuntico, haciendo incidencia en las caractersticas de los tomos: electrones de valencia, niveles energticos, carcter inico, carcter metlico, y la probabilidad de formacin de iones para entrar al entendimiento de los mecanismos que rigen la formacin de enlaces hacia la constitucin de la materia. Posterior a este tema se trata la nomenclatura de la materia en su diversidad de formas de presentacin.En este tema se trata de disear una unidad didctica que nos permita valorar el aporte hecho por los cientficos y la importancia de la comprensin del enlace qumico en la interpretacin de la estructura atmica de las sustancias, procurando as un mejor aprovechamiento y utilidad de este conocimiento en el contexto de la ciencia, la tecnologa y la sociedad.Al estudiar el modelo cuntico conocimos que existen condiciones que favorecen el desprendimiento de electrones del tomo y al cotejar esta informacin con el ordenamiento de los elementos de la tabla peridica reconocimos que existen grupos de elementos que pueden lograr esto con mayor o menor facilidad. Estos conocimientos nos sern de gran utilidad para identificar que las condiciones, bajo las cuales se dan las uniones de los tomos, determina el aspecto y las propiedades de las sustancias que se forman y que estas uniones tambin dependern, en gran medida, de la naturaleza elctrica de los elementos. Ciertamente, con el conocimiento del enlace qumico llegaremos a entender la fundamentacin de las frmulas qumicas, que nos conducir al desarrollo del tema de las reacciones qumicas que veremos posteriormente.Actividad 1. Investiga: La mayora de las personas hoy da prefieren utilizar un dentfrico que contenga flor, seguramente t eres una de ellas. Sabes por qu puede el flor ayudar a prevenir las caries? Ante la escasez de agua en algunas partes del mundo, por qu crees que no se fabrica agua en los laboratorios?Comentario 1. La actividad persigue despertar curiosidad por el funcionamiento de estos fenmenos, que los llevar a la realizacin de investigaciones bibliogrficas o de campo, por ejemplo, consultarn especialistas (qumicos de algn laboratorio de aguas, odontlogos, etc.) Hay que mencionar que esta actividad es vlida siempre que se asigne previamente al desarrollo del tema, como una actividad introductoria del tema, que de seguro captar la atencin de los estudiantes y los colocar en mejor disposicin para la asimilacin de los conceptos. </p> <p>La manera en que los tomos se enlazan ejerce un efecto profundo sobre las propiedades fsicas y qumicas de las sustancias. Por ejemplo, al respirar monxido de carbono, las molculas de CO se enlazan fuertemente a ciertas sustancias presentes en los glbulos rojos de la sangre haciendo que estos queden como mineralizados, incapaces de transportar oxgeno, perdiendo as sus propiedades vitales. Entonces debemos preguntarnos: Qu es el enlace qumico?, Cmo se da?, Qu lo facilita?, Qu lo impide?, Qu determina que unos sean ms fuertes que otros? Estas interrogantes son fundamentales en el estudio de la qumica, pues los cambios qumicos, que pueden ser para bien o para mal, son esencialmente una alteracin de los enlaces qumicos.1. Qu mantiene unidos a los tomos?Un concepto bsico en qumica es el estudio de cmo los tomos forman compuestos. La mayora de los elementos que conocemos existen en la naturaleza formando agrupaciones de tomos iguales o de distintos tipos, enlazados entre s.A.2. Con tu grupo, realiza un estudio predictivo de la cantidad de sustancias que tericamente podran formarse a partir de los elementos de la tabla peridica, recuerda que pueden unirse dos o ms tomos iguales o distintos y pueden hacerlo de ms de una forma. Presenten una definicin propia de enlace qumico. C.2.. Con estas actividades los alumnos y alumnas en primera instancia, verificarn que en teora son muchos las sustancias que pueden formarse, cada una con caractersticas y funciones distintas, esto deber llevarlos a una visin inicial de la importancia del tema, y en las definiciones que puedan elaborar reconoceremos esto. </p> <p>A.3. Los iones Na+ y Cl- libres no son abundantes en la naturaleza, sin embargo por qu existe tanta sal (NaCl) en el mundo? Discute en tu grupo una posible respuesta coherente con lo ya establecido.C.3. Cuando los estudiantes realizan esta actividad, por lo general, coinciden en el concepto de enlace; que es precisamente lo que se busca, que comiencen a reconocer que esta capacidad de los tomos puede ser imprescindible para nuestras vidas. </p> <p>2. Por qu queremos entender cmo se enlazan las partculas materiales unas con otras?Si comprendemos el mecanismo del enlace qumico, este conocimiento puede llevarnos a controlar la formacin o ruptura de estos enlaces, por consiguiente, la formacin o deformacin de sustancias, dependiendo siempre de lo que estemos necesitando.A.4. Imagina que acabas de descubrir la forma de evitar que se enlacen el oxgeno y el hierro, que juntos formaban el indeseable xido de hierro, causante de la perjudicial corrosin. Enumera 5 consecuencias ventajosas para la humanidad de tu descubrimiento.C.4. Esta actividad persigue que los estudiantes reflexionen sobre las ventajas que proporcionara al desarrollo de la humanidad el poder incidir en la formacin o ruptura de los enlaces qumicos. De igual forma establecer que el manejo de este conocimiento por mentes sin escrpulos puede causar grandes daos al mundo. 3. Regla del octeto y estructura de LewisA inicios del siglo XX, en 1916, de manera independiente, los cientficos Walter Kossel y Gilbert Lewis concluyeron que la tendencia que poseen los tomos de lograr estructuras similares a las del gas noble ms cercano explica la formacin de los enlaces qumicos. Esta conclusin es mundialmente conocida como la Regla del Octeto y se enuncia de la siguiente manera:Cuando se forma un enlace qumico los tomos reciben, ceden o comparten electrones de tal forma que la capa ms externa de cada tomo contenga ocho electrones, y as adquiere la estructura electrnica del gas noble ms cercano en el sistema peridico.No obstante, hay muchas excepciones a esta regla y hasta se han logrado sintetizar algunos compuestos de los gases nobles.A.5. En 1962, el qumico canadiense N. Bartlett logr con relevante xito, obtener el primer verdadero compuesto del Xenon. Investiga cul fue este compuesto?C.5. Fomentar el manejo de la bibliografa es muy importante cuando queremos formar investigadores con curiosidad cientfica, cuidando evitar las frustraciones que podran resultar de no encontrar la informacin, por lo tanto es importante que esta se encuentre en los textos recomendados. </p> <p>Una de las claves de la comprensin de la fuerza motriz del enlazamiento qumico, fue el descubrimiento de los gases nobles y su comportamiento qumico relativamente inerte. Los gases nobles han sido utilizados cuando se ha hecho necesario tener una sustancia inactiva. Los buzos normalmente usan una mezcla de nitrgeno y oxgeno a presin para respirar bajo el agua. Sin embargo, cuando esta mezcla de gases es usada en profundidades, donde la presin es muy alta, el gas nitrgeno es absorbido por la sangre, con la posible consecuencia de causar desorientacin mental. Para evitar este problema, se puede sustituir por una mezcla de oxgeno y helio. El buzo todava obtiene el oxgeno necesario, pero el inactivo helio que se disuelve en la sangre no causa desorientacin mental. El nico inconveniente radica en que la menor densidad de la mezcla puede cambiar el ritmo de la vibracin de las cuerdas vocales, y el buzo puede emitir sonidos similares al del pato Donald.A.6. Realiza la configuracin electrnica de los gases nobles y seala que coincidencias hay entre stas. Qu conducta podemos esperar de estos tomos con relacin a la formacin de enlaces qumicos?C.6. Con esta actividad lograremos diagnosticar la captacin de los conceptos: estabilidad y neutralidad elctrica asociados a la regla del octeto. Es importante que quede bien establecido cul es el tipo de estructura (gas noble) que se relaciona directamente con estabilidad atmica. </p> <p>.A.7. Basados en la configuracin electrnica del Na+, O2-, Cl-, Li2+, N3+, indica cul de estas especies cumple con la regla del octeto.C.7. Muchas veces los estudiantes olvidan, por que lo han visto en un curso previo, que las especies inicas no contienen las mismas cantidades de electrones en su capa de valencia, por lo tanto esta prctica nos servir para diagnosticar los niveles del grupo en cuanto al concepto de ion y ligarlo inmediatamente con la regla del octeto, enfatizando que estas especies no se forman por casualidad sino por una conveniencia: mayor estabilidad. </p> <p>3.1 Cmo disear una estructura de Lewis?La estructura de Lewis permite ilustrar de manera sencilla los enlaces qumicos, en ella, el smbolo del elemento est rodeado de puntos o pequeas cruces que corresponden al nmero de electrones presentes en la capa de valencia.3.2 Parmetros a considerar en una estructura de Lewis Escribe el nmero total de electrones de valencia. Considera que cada enlace se formar a partir de dos, y solo dos, electrones. Cada tomo deber cumplir con la regla del octeto. Excepto el hidrgeno que deber tener solo 2 electrones para cumplir con la regla del dueto. A.8. Con la ayuda de la Tabla Peridica, completa el siguiente cuadro.ELEMENTO ELECTRONES DEVALENCIA ESTRUCTURA DE LEWIS </p> <p>SODIO 1 Na* </p> <p>MAGNESIO </p> <p>ALUMINIO </p> <p>SILICIO </p> <p>FSFORO </p> <p>AZUFRE </p> <p>ARGN </p> <p>CLORO </p> <p>LITIO </p> <p>CALCIO </p> <p>A.9. A partir de los datos del cuadro anterior. Explica qu representa la estructura de Lewis?C.8. y C.9. Con estas actividades los alumnos y alumnas debern llegar a la conclusin de que la estructura de Lewis no es ms que la representacin simblica de los electrones de valencia del tomo, que son al final de cuentas los que participan en un enlace. </p> <p>A.10. El modelo estructural de Lewis es muy importante a pesar de las excepciones existentes, Por qu? Qu importancia tienen los modelos en el estudio de las ciencias en la vida diaria? Qu es un modelo? Es importante para ti tener un modelo?C.10. Este tipo de interrogantes pretende que los alumnos que participan de un curso cientfico, liguen un concepto de ciencias a un concepto humanstico y no pierdan de vista la importancia de mantener una escala de valores sobre la base de principios. Pretende iniciar un pequeo debate que servir para promover la participacin activa del grupo. </p> <p>4. Clasificacin de las sustancias de acuerdo a sus propiedadesParece lgico suponer que las propiedades caractersticas de las sustancias aporten alguna informacin acerca de la forma en que estn unidos los tomos que las forman.A.12. Cite algunas propiedades de las sustancias que puedan ser indicativas del tipo de unin existente entre sus partculas (fuerte o dbil, existencia o no de partculas cargadas, etc).C.12. Con esta actividad se pretende dejar establecido que el tipo de unin existente entre tomos estar ntimamente relacionado con propiedades como punto de fusin, punto de ebullicin, conduccin de la corriente elctrica y algunas otras que pudieran ser demostradas luego mediante una prctica de laboratorio. </p> <p>La materia que nos rodea se presenta en forma de sustancias con distinto aspecto y propiedades. El conocimiento de estas propiedades puede aportar alguna informacin acerca de las fuerzas que hacen unirse a las partculas en una sustancia. As, por ejemplo, los puntos de fusin y ebullicin de las diversas sustancias son indicativos de la mayor o menor fuerza de enlace entre las partculas (tomos, iones o molculas) que constituyen el slido o lquido. Por otra parte si una sustancia en determinadas condiciones conduce la corriente elctrica, podra pensarse tambin en la existencia de partculas cargadas. Otras propiedades pueden ser la solubilidad, la facilidad de deformacin o fragilidad de los slidos, etc.La diversidad de propiedades existentes (densidad, temperaturas de fusin y ebullicin, dureza, solubilidad en diferentes lquidos, conductividad,..) hace que resulte difcil clasificar en unos pocos grupos a todas las sustancias y cualquier regla que se establezca para ello dejar fuera a sustancias con propiedades intermedias o atpicas. No obstante, a pesar de ello ha sido posible clasificar a la mayor parte de las sustancias en tres grandes grupos que evidencian la existencia de cuatro formas fundamentales de unin entre los tomos, es decir de cuatro tipos de enlace: En primer lugar nos encontramos con sustancias como el cloruro de sodio, yoduro de potasio, cloruro de magnesio, etc que son compuestos de aspecto cristalino, frgiles y con elevados puntos de fusin y ebullicin. Son, en general, ms o menos solubles en disolventes del tipo del agua y no lo son en disolventes del tipo del benceno. No son conductores de la corriente en estado slido, pero s cuando se presentan fundidos o en disolucin. La existencia de este tipo de sustancias, entre las que hemos citado como ejemplos tpicos a las sales, est ligada a una forma de enlace que, por razones que luego veremos, se denomina enlace inico, designando consecuentemente dichas sustancias como compuestos inicos. </p> <p> En segundo lugar, nos encontramos con sustancias como el oxgeno, hidrgeno, nitrgeno, dixido de carbono, naftaleno, agua, amoniaco, etc, muchas de las cuales se encuentran, a temperatura y presin ordinarias, en forma de gases constituidos por molculas de una gran estabilidad pues resisten, en general, temperaturas elevadas sin descomponerse. En cambio cuando se hallan en estado slido o lquido tienen por lo general bajos puntos de fusin y de ebullicin. Por otra parte, los slidos de esta clase no se disuelven en disolventes del tipo del agua, hacindolo en los del tipo del benceno y no conducen la corriente elctrica en estado lquido ni tampoco lo hacen sus disoluciones. El comportamiento de estas sustancias hace suponer la existencia de fuertes uniones intramoleculares dada la estabilidad de dichas molculas, y de dbiles uniones intermoleculares, teniendo presente la facilidad con que se logra separar las molculas. Es decir, se pone de manifiesto la existencia en este tipo de sustancias de dos formas de enlace asociadas, denominndose a la primera enlace covalente y conocindose las dbiles interacciones intermoleculares como fuerzas de van der Waals (profesor de la Universi...</p>