Química Estrategias Didácticas Curso para la enseñanza de la Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

¿Qué espero de esta sesión? ¿Qué quiero que pase? ¿Qué no quiero que pase? Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

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 Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

DESARROLLO DE LA SESIÓN Analizar las propiedades de las sustancias y los modelos que las explican Presentación Power point 40min Discusión y conclusiones 20 min Relacionar lo aprendido con la práctica docente Qué enseñar en secundaria, propuestas 30min Evaluación 15 min Trabajo de cierre de la sesión 10 min Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

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 cuenta en las clases? Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

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. Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

el que comunica su saber Un maestro sabio no es el que comunica su saber Es el que te conduce al umbral de tu propia inteligencia Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

RELACIÓN ENTRE LA QUÍMICA MACROSCÓPICA Y LA QUÍMICA MICROSCÓPICA Módulo 4.   RELACIÓN ENTRE LA QUÍMICA MACROSCÓPICA Y LA QUÍMICA MICROSCÓPICA Tema: ENLACE QUÍMICO. MODELOS. MODELIZACIÓN Y PRÁCTICAS DEMOSTRATIVAS PONENTES LAURA GASQUE SILVA (Coordinadora), VICTOR UGALDE DE SALDIVAR MARGARITA GUZMÁN ARELLANO, SILVIA CATAÑO CALATAYUD Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

El enfoque tradicional: “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. Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Y los enlaces..... (...después el Modelo...) Las Sustancias Químicas (.....primero la realidad..) Y los enlaces..... (...después el Modelo...) Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

¿Cuál es el mejor criterio para distinguir el carácter Trabajo experimental ¿Cuál es el mejor criterio para distinguir el carácter Iónico, covalente o metálico? Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

¿ Qué me dice la cristalinidad...? Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Tipos de sustancias que forman cristales Los metales Los compuestos iónicos Los compuestos moleculares Los compuestos covalentes reticulares O sea... Casi cualquier tipo de sustancia puede formar cristales Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

¿Y la solubilidad...? Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

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 Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Estas propiedades no nos permiten clasificar los enlaces investiguemos otra propiedad Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Por estado de agregación sólidos líquidos gases Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Problemas.... ¿A qué temperatura? ¿A qué presión? ¿ En qué tiempo? Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Empecemos por los sólidos ¿Es el punto de fusión un dato significativo? Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Sólidos de “alto” punto Diamante..... Sólidos de “alto” punto de fusión Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

pf  4000°C (Cotton dice que es el mayor conocido conocido...) Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Grafito.... Punto de fusión  4000°C ... Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Ca5(PO4)3(OH) pf = 1600°C Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Hierro pf = 1528°C Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Sal común pf = 801 Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

¿Cómo explicar estas propiedades? Los modelos que explican el enlace toman en cuenta las interacciones que se dan entre las entidades vecinas Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

¿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 Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

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 Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Diamante NaCl CaF2 GaAs Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Sólidos de bajo punto de fusión Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Azufre, yodo, compuestos orgánicos Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

¿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. Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

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. Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Gases, líquidos o sólidos de bajo punto de fusión INTERACCIONES DE DIRECCIÓN SELECTIVA FORMAN MOLÉCULAS Se dan solo en algunas direcciones Enlaces fuertes entre los átomos que forman la molécula Débiles con otras entidades Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

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) Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

azufre yodo fenol Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

En resumen Sólidos de alto punto de fusión: Interacciones multidireccionales: REDES Bajo punto de fusión (sólidos, líquidos o gases) Interacciones de direccionalidad selectiva: MOLÉCULAS Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Aparte de la direccionalidad, ¿Cómo es la naturaleza de las interacciones que unen a los átomos? Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Los estados de las sustancias y los puntos de fusión, por sí solos no permiten distinguir el enlace Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Necesitamos otra propiedad medible conductividad investiguemos Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

¿Conductividad? En estado sólido Fundidos En disolución Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Algunos sólidos conducen la corriente Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Algunos sólidos se disuelven en agua y conducen la corriente Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

¿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 Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

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Con Estas Observaciones Podemos Proponer Con Estas Observaciones Podemos Proponer Modelos Que Expliquen Los Enlaces Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Enlace Químico Los átomos de los elementos se enlazan mediante sus electrones de valencia Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

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 Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Enlace metálico RED IÓNICA Modelo Presencia de partículas cargadas positiva negativamente con un acomodo muy ordenado en el espacio. Interacción multidireccional. RED IÓNICA Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

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 Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

MODELO DE ENLACE IÓNICO Presencia de partículas cargadas positiva y negativamente, con un acomodo muy ordenado en el espacio. Interacción multidireccional. RED IÓNICA Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

ENLACE COVALENTE RED COVALENTE ENLACE COVALENTE MOLECULAR Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

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. Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

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. Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

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 Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

¿y eso....cómo se sabe...? electronegatividad Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Electronegatividad Definición de Pauling: Es la capacidad de un átomo en un enlace para atraer electrones hacia sí mismo Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Depende de la electronegatividad de los elementos que lo forman En los enlaces binarios Carácter de Enlace Covalente - Iónico Depende de la electronegatividad de los elementos que lo forman Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Metales No metales Baja Electronegatividad Alta Electronegatividad Eletronegatividad: Es la capacidad de un átomo en un enlace para atraer electrones hacia sí mismo Baja Electronegatividad Metales Alta Electronegatividad No metales Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Comportamiento periódico Ojo con la “tendencia general” Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Covalente iónico CARÁCTER Cl2 Cl2O N2O3 H2O HCL AlCl3 CaCl2 NaCl CsCl Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Predicción del tipo de enlace  = 0 enlace covalente no polar 1.7 <  < 0 enlace covalente polar  > 1.7 enlace iónico Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

¿Tipo de enlace...? CsF  = 4.0 – 0.7 = 3.3 NaCl  = 3.0 – 0.9 = 2.1 LiBr  = 2.8 –1.0 = 1.8 BF3  = 4.0 –2.0 = 2.0 Cuidado: el enlace entre un átomo de boro y un átomo de flúor, tiene mucho carácter iónico, pero el BF3 es un gas..... Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

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) Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

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 Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

¿Tipo de enlace...? CsF  = 4.0 – 0.7 = 3.3 NaCl  = 3.0 – 0.9 = 2.1 LiBr  = 2.8 –1.0 = 1.8 HF  = 4.0 –2.1 = 1.9 BF3  = 4.0 –2.0 = 2.0 Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Óxidos CO2  = 1.0 Na2O  = 2.4 NO2  = 0.5 CaO  = 2.5 SO3  = 1.0 Na2O  = 2.4 CaO  = 2.5 FeO  = 1.7 Al2O3  = 2.0 Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Predicción del tipo de enlace  = 0 enlace covalente no polar ? <  < 0 enlace covalente polar  > ?? enlace iónico Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Átomos Enlazados Moléculas Redes Metálicas Iónicas Covalentes Enlaces covalentes intramoleculares Metálicas Iónicas Covalentes Enlace metálico Enlace iónico Enlace covalente Interacciones intermoleculares Entre metales Entre metales y no metales Entre no metales Entre no metales Elementos Compuestos H2 O2 N2 P4 S11 Compuestos H2O NH3 CH4 C6H12O6 (NaCl)x (K 2SO 4)x (CaCO3)x Elementos Compuestos Elementos Aleaciones Carbono Diamante Grafito Fósforo silicio Fe Cu Ag Al Bi-Cd Ag-Au Fe-C (Acero) Cu-Sn (SiO2) x (SIC) x (BN) x Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

Silvia Cataño Calatayud Gracias Silvia Cataño Calatayud LAURA GASQUE SILVA (Coordinadora) VICTOR UGALDE DE SALDIVAR MARGARITA GUZMÁN ARELLANO Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

¿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. Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006