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EL ENLACE QUÍMICO Planteamiento del problema 1.La mina de un lápiz se compone de grafito y arcilla. El grafito es una sustancia simple formada por átomos.

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2 EL ENLACE QUÍMICO

3 Planteamiento del problema 1.La mina de un lápiz se compone de grafito y arcilla. El grafito es una sustancia simple formada por átomos de carbono. Existe otra sustancia simple formada también por átomos de carbono llamada diamante. ¿Cuál es la causa de que ambas sustancias tengan propiedades tan distintas y sin embargo estén formadas por el mismo tipo de átomo?

4 Planteamiento del problema 2.¿Por qué los átomos se unen en unas proporciones determinadas y no en otras? ¿Por qué NaCl y no Na 2 Cl? 3.¿Por qué la molécula de CO 2 es lineal y la del H 2 O es angular? 4.¿Qué es lo que determina las propiedades de una sustancia: solubilidad, conductividad eléctrica, estado de agregación a temperatura ambiente…? 5.¿Por qué el SiO 2 (sílice) es una de las sustancias más duras que existen y el CO 2 es un gas?

5 El estudio de las propiedades de las sustancias permite establecer tres grandes grupos para clasificar la enorme diversidad de sustancias: Sustancia IÓNICA IÓNICACOVALENTEMETÁLICA T fusión T ebullición ** Solubilidad en agua otro disolvente Conductividad eléctrica (sólido) (sólido) (líquido) (líquido)

6 Las propiedades características de las sustancias están relacionadas con la forma en que están unidas sus partículas y las fuerzas entre ellas, es decir, con el tipo de ENLACE que existe entre sus partículas.

7 El sistema periòdic que consta de DIVUIT GRUPSSET PERIODES i conté METALLS NO-METALLS SEMIMETALLS GASOS NOBLES Sordenen Estan formats per ÀTOMS Que suneixen per mitjà de ENLLAÇ IÒNIC En què es formen CRISTALLS IÒNICS MOLÈCULES CRISTALLS MOLECULARS ENLLAÇ COVALENT ENLLAÇ METÀL·LIC En què es formen CRISTALLS METÀL·LICS CRISTALLS COVALENTS o ATÒMICS Els elements

8 Una primera aproximación para interpretar el enlace A principios del siglo XX, el científico Lewis, observando la poca reactividad de los gases nobles (estructura de 8 electrones en su último nivel),sugirió que los átomos al enlazarse tienden a adquirir una distribución de electrones de valencia igual a la A principios del siglo XX, el científico Lewis, observando la poca reactividad de los gases nobles (estructura de 8 electrones en su último nivel),sugirió que los átomos al enlazarse tienden a adquirir una distribución de electrones de valencia igual a la del gas noble más próximo REGLA DEL OCTETO

9 Clasificación de los elementos de acuerdo con la regla del octeto Metales: baja electronegatividad, baja energía de ionización. Tienden a soltar electrones. Metales: baja electronegatividad, baja energía de ionización. Tienden a soltar electrones. No metales: alta electronegatividad, Tienden a coger electrones No metales: alta electronegatividad, Tienden a coger electrones

10 Según el tipo de átomos que se unen: Metal–No metal: uno cede y otro coge electrones (cationes y aniones):E. IÓNICO Metal–No metal: uno cede y otro coge electrones (cationes y aniones):E. IÓNICO No metal–No metal: comparten electrones: E. COVALENTE No metal–No metal: comparten electrones: E. COVALENTE Metal–Metal: ambos ceden electrones (sólo cationes), electrones comunitarios, electrones libres: E. METÁLICO Metal–Metal: ambos ceden electrones (sólo cationes), electrones comunitarios, electrones libres: E. METÁLICO

11 Tipos de enlace entre átomos Iónico Iónico Iónico Metálico Metálico Metálico Covalente Covalente Covalente

12 Enlace iónico El compuesto iónico se forma al reaccionar un metal con un no metal. El compuesto iónico se forma al reaccionar un metal con un no metal. Los átomos del metal pierden electrones (se forma un catión) y los acepta el no metal (se forma un anión). Los átomos del metal pierden electrones (se forma un catión) y los acepta el no metal (se forma un anión). Los iones de distinta carga se atraen eléctricamente, se ordenan y forman una red iónica. Los compuestos iónicos no están formados por moléculas. Los iones de distinta carga se atraen eléctricamente, se ordenan y forman una red iónica. Los compuestos iónicos no están formados por moléculas.

13 Molécula de NaCl Diagramas de Lewis: sólo figuran los electrones del último nivel (de valencia) 1+ 1-

14 ENLACE IÓNICO Li + Cl - ATRACCIÓN ELECTROSTÁTICA Li Cl ANIÓN ION LITIO ION CLORURO - CATIÓN 1- 1+

15 Redes iónicas cristalinas NaCl CsCl

16 Propiedades compuestos iónicos Elevados puntos de fusión y ebullición Elevados puntos de fusión y ebullición Solubles en agua Solubles en agua No conducen la electricidad en estado sólido, pero sí en estado disuelto o fundido (Reacción química: electrólisis) No conducen la electricidad en estado sólido, pero sí en estado disuelto o fundido (Reacción química: electrólisis)electrólisis Son duros (rayado difícil). No es fácil separar las partículas (iones) enlazadas Son duros (rayado difícil). No es fácil separar las partículas (iones) enlazadas Al intentar deformarlos se rompe el cristal (fragilidad) Al intentar deformarlos se rompe el cristal (fragilidad)

17 Solubilidad de las sustancias iónicas en agua O H H O H H Cl 1- Na 1+ Cl 1- Na 1+

18 FRAGILIDAD DE LAS SUSTANCIAS IÓNICAS

19 Enlace metálico Las sustancias metálicas están formadas por átomos de un mismo o distinto elemento metálico (electronegatividad baja). Las sustancias metálicas están formadas por átomos de un mismo o distinto elemento metálico (electronegatividad baja). Los átomos del elemento metálico pierden algunos electrones, formándose un catión o resto metálico. Los átomos del elemento metálico pierden algunos electrones, formándose un catión o resto metálico. Se forma al mismo tiempo una nube o mar de electrones: conjunto de electrones libres,DESLOCALIZADOS, que no pertenecen a ningún átomo en particular. Se forma al mismo tiempo una nube o mar de electrones: conjunto de electrones libres,DESLOCALIZADOS, que no pertenecen a ningún átomo en particular. Los cationes se repelen entre sí, pero son atraídos por el mar de electrones que hay entre ellos. Se forma así una red metálica: las sustancias metálicas tampoco, están formadas por moléculas. Los cationes se repelen entre sí, pero son atraídos por el mar de electrones que hay entre ellos. Se forma así una red metálica: las sustancias metálicas tampoco, están formadas por moléculas.

20 El modelo del mar o nube de electrones representa al metal como un conjunto de cationes ocupando las posiciones fijas de la red, y los electrones libres moviéndose con facilidad, sin estar confinados a ningún catión específico Fe Fe Fe e

21 MODELO DEL ENLACE METÁLICO

22 Propiedades sustancias metálicas Elevados puntos de fusión y ebullición Elevados puntos de fusión y ebullición Insolubles en agua Insolubles en agua Conducen la electricidad incluso en estado sólido. La conductividad es mayor a bajas temperaturas. Conducen la electricidad incluso en estado sólido. La conductividad es mayor a bajas temperaturas. Pueden deformarse sin romperse: tenaces, dúctiles (hilables) y maleables (laminables) Pueden deformarse sin romperse: tenaces, dúctiles (hilables) y maleables (laminables)

23 MALEABILIDAD EN LOS METALES AL GOLPEAR LOS METALES SE FORMAN LÁMINAS

24 DUCTILIDAD EN LOS METALES AL ESTIRAR UN METAL SE FORMA UN ALAMBRE

25 CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA EN UN METAL

26 Enlace covalente Los compuestos covalentes se originan por la compartición de electrones entre átomos no metálicos. Electrones muy localizados.

27 Diferentes tipos de enlace covalente Enlace covalente normal: Enlace covalente normal:covalente normalcovalente normal Simple Simple Múltiple: doble o triple Múltiple: doble o triple Polaridad del enlace: Polaridad del enlace: Polaridad Apolar Apolar Polar Polar Enlace covalente dativo o coordinado Enlace covalente dativo o coordinadocovalente dativo o coordinadocovalente dativo o coordinado

28 Enlace covalente normal Si se comparten un par de e - : enlace covalente simple Si se comparten un par de e - : enlace covalente simple Si se comparten dos pares de e - : enlace covalente doble Si se comparten dos pares de e - : enlace covalente doble Si se comparten tres pares de e - : enlace covalente triple Si se comparten tres pares de e - : enlace covalente triple

29 CARACTER DEL ENLACE QUÍMICO % DE IONICIDAD DIFERENCIA DE ELECTRONEGATIVIDAD TIPO DE ENLACE COVALENTEPURO COVALENTEPOLARIONICO MAYOR DE 60% MAYOR DE 1.9 CEROCERO MENOR DE 60 % MENOR DE 1.9 MAYOR DE 0

30 Polaridad del enlace covalente Enlace covalente apolar: entre átomos de idéntica electronegatividad (H 2, Cl 2, N 2 …). Los electrones compartidos pertenencen por igual a los dos átomos. Enlace covalente apolar: entre átomos de idéntica electronegatividad (H 2, Cl 2, N 2 …). Los electrones compartidos pertenencen por igual a los dos átomos. Enlace covalente polar: entre átomos de distinta electronegatividad (HCl, CO…). Los electrones compartidos están más desplazados hacia el átomo más electronegativo. Aparecen zonas de mayor densidad de carga positiva (δ+) y zonas de mayor densidad de carga negativa (δ-) Enlace covalente polar: entre átomos de distinta electronegatividad (HCl, CO…). Los electrones compartidos están más desplazados hacia el átomo más electronegativo. Aparecen zonas de mayor densidad de carga positiva (δ+) y zonas de mayor densidad de carga negativa (δ-)

31 H H O O H O ENLACE COVALENTE

32 Enlace covalente HH O C O O O C O O H H

33 Enlace covalente dativo o coordinado Cuando el par de electrones compartidos pertenece sólo a uno de los átomos se presenta un enlace covalente coordinado o dativo. Cuando el par de electrones compartidos pertenece sólo a uno de los átomos se presenta un enlace covalente coordinado o dativo. El átomo que aporta el par de electrones se llama donador (siempre el menos electronegativo) y el que los recibe receptor o aceptor (siempre el más electronegativo)

34 EJEMPLO DE ENLACE COVALENTE COORDINADO O DATIVO : IÓN AMONIO NH 4 1+

35 A modo de resumen : Enlaces de átomos de azufre (S) y oxígeno (O) Molécula de SO: enlace covalente doble Molécula de SO 2 : enlace covalente doble y un enlace covalente coordinado o dativo :S O: ˙ S O: ˙ :O ˙ Molécula de SO 3 : enlace covalente doble y dos enlaces covalentes coordinados o dativos S O: ˙ :O ˙ :O: ˙

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37 Cómo se presentan las sustancias covalentes Redes o cristales covalentes o atómicos Redes o cristales covalentes o atómicos Moléculas (de pequeñas, con pocos átomos a macromoléculas) Moléculas (de pequeñas, con pocos átomos a macromoléculas) (MOLÉCULAS: partículas formadas por un conjunto limitado de al menos dos átomos enlazados mediante enlace covalente)

38 Redes covalentes Diamante: tetraedros de átomos de carbono La unión entre átomos que comparten electrones es muy difícil de romper (gran dureza). Los electrones compartidos están muy localizados. Grafito: láminas de átomos de carbono

39 Moléculas Si el enlace es apolar: moléculas apolares (H 2, O 2, F 2 …) Si el enlace es apolar: moléculas apolares (H 2, O 2, F 2 …) Si el enlace es polar: Si el enlace es polar: Moléculas polares (HCl, H 2 O...) (dipolos permanentes) Moléculas polares (HCl, H 2 O...) (dipolos permanentes) Moléculas polares Moléculas polares Moléculas apolares (CO 2 ) (simetría espacial) Moléculas apolares (CO 2 ) (simetría espacial) Moléculas apolares Moléculas apolares

40 Enlace polar: Moléculas polares

41 Moléculas apolares con enlaces polares: Moléculas apolares con enlaces polares: En el CO 2 existen enlaces covalentes polares y, sin embargo, la molécula covalente no es polar. Esto es debido a que la molécula presenta una estructura lineal y se anulan los efectos de los dipolos de los enlaces C-O. O = C = O δ+δ+ δ-δ- δ-δ-

42 Propiedades de los compuestos covalentes (moleculares) No conducen la electricidad (no tienen cargas libres) No conducen la electricidad (no tienen cargas libres) Solubles: moléculas apolares – apolares o polares- polares Solubles: moléculas apolares – apolares o polares- polares Insolubles: moléculas polares - apolares Insolubles: moléculas polares - apolares Bajos puntos de fusión y ebullición (gases, líquidos o sólidos blandos) Bajos puntos de fusión y ebullición (gases, líquidos o sólidos blandos) Fuerzas intermoleculares en el caso de líquidos y sólidos Fuerzas intermoleculares en el caso de líquidos y sólidos

43 Fuerza intermoleculares o fuerzas de Van der Waals (sustancias moleculares) Fuerzas entre dipolos permanentes Fuerzas entre dipolos permanentes Fuerzas entre dipolos permanentes Fuerzas entre dipolos permanentes Fuerzas de enlace de hidrógeno Fuerzas de enlace de hidrógeno Fuerzas de enlace de hidrógeno Fuerzas de enlace de hidrógeno Fuerzas entre dipolos transitorios (Fuerzas de London o de dispersión) Fuerzas entre dipolos transitorios (Fuerzas de London o de dispersión) Fuerzas entre dipolos transitorios Fuerzas entre dipolos transitorios

44 Fuerzas entre moléculas polares (dipolos permanentes) HCl, HBr, HI…

45 Enlace o puente de hidrógeno Cuando el átomo de hidrógeno está unido a átomos muy electronegativos (F, O, N), queda prácticamente convertido en un protón. Al ser muy pequeño, ese átomo de hidrógeno desnudo atrae fuertemente (corta distancia) a la zona de carga negativa de otras moléculas HF H 2 O NH 3

46 Enlace de hidrógeno en la molécula de agua

47 Enlace de hidrógeno Este tipo de enlace es el responsable de la existencia del agua en estado líquido y sólido. Estructura del hielo y del agua líquida

48 PUNTO DE EBULLICIÓN COMPARATIVO DEL AGUA

49 Enlaces de hidrógeno en el ADN Apilamiento de las bases. Enlaces de hidrógeno Interior hidrófobo Esqueleto desoxiribosa fosfato Enlaces de hidrógeno Exterior hidrófil o A: adenina G: guanina C: citosina T: timina Bases nitrogenada s Repulsión electrostática

50 Fuerzas entre dipolos transitorios o instantáneos ( Fuerzas de London) Fuerzas entre dipolos transitorios o instantáneos ( Fuerzas de London) Los dipolos inducidos se deben a las fluctuaciones de los electrones de una zona a otra de la molécula, siendo más fáciles de formar cuanto más grande sea la molécula: las fuerzas de London aumentan con la masa molecular.

51 Efecto del número de electrones sobre el punto de ebullición de sustancias no polares explicado por fuerzas de London o de dispersión. Gases noblesHalógenosHidrocarburos Elect.MaMa PE ºCElect.MmMm PE ºCElect.MmMm PE ºC He24-269F2F CH Ne Cl C2H6C2H Ar Br C3H8C3H Kr I2I C4H10C4H

52 MAPA CONCEPTUAL DE ENLACE QUÍMICO MAPA CONCEPTUAL DE ENLACE QUÍMICO

53 A modo de resumen:


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