Unidad 3

Curso: Química General 1

Mtra. Norma Mónica López.

Interacciones eléctricas  

De atracción +, De repulsión +, + ó -,Átomos de una misma molécula

Entre Moléculas vecinas

2

ENLACE QUÍMICO 



Siempre que dos átomos o iones están unidos fuertemente entre sí, decimos que hay un enlace químico entre ellos. Estas son interacciones intramoleculares. Cuando se trata de interacciones entre moléculas, hablamos de enlaces intermoleculares.

Enlace químico… 





Enlace iónico: fuerzas electrostáticas que existen entre iones con cargas opuestas. Se da entre metales y no metales (excepto los gases nobles). Ejemplos: NaCl, CuSO4, KI, Pb(NO3)2, LiOH. Enlace covalente: se forma cuando dos átomos comparten uno o más pares de electrones para enlazarse. Se da entre elementos no metálicos. Ejemplos: I2, CH4, H2O, SiO2, O2, HCl, Cn –grafito, diamante-. Enlace metálico: cada átomo de un metal está unido a varios átomos vecinos; los electrones de enlace se encuentran relativamente libres para moverse a través de los “cores” dispuestos en capas tridimensionales.

MODELOS DE ENLACE

5

Modelos de Enlace ¿Por qué el NaCl es soluble en agua? ¿ Por qué flota el hielo? ¿Por qué no se funde la sal de mesa al calentarla y el azúcar sí? ¿Por qué el cobre es maleable y buen conductor de la electricidad? ¿Por qué son miscibles el agua y el etanol? ¿Por qué podemos quitar las manchas de grasa con éter?

¿Hay enlaces entre moléculas no polares? ¿Por qué? ¿Qué tipo de fuerzas que hay que vencer o superar para que se sublime el yodo? 6

Tabla 1. Temperaturas de fusión de algunas sustancias SUSTANCIA Cloruro de sodio Azufre Oro Diamante Nitrato de potasio Glucosa Cobre Dióxido de silicio Platino Fenol Carbonato de sodio Yodo Naftaleno Sulfato de cobre pentahidratado Yoduro de potasio Carburo de silicio Para dicloro benceno Plata

TEMPERATURA DE FUSIÓN oC 800 119 1060  3823 333 185 1084.15 1713 1768 43 851 111.7 80 650 (se descompone) 677 Sublima a 2700 Aprox 50 970

Tabla 2. Algunas propiedades de sustancias con temperatura de fusión elevada

SUSTANCIA

¿Conduce ¿Conduce la ¿Es TEMPERATURA en corriente soluble en o DE FUSIÓN ( C) disolución en estado agua? acuosa? sólido?

Cloruro de sodio

800

No

Sí

Sí

Oro

1060

Sí

No

----

Diamante

 3823

No

No

----

Cobre

1084.15

Sí

Nitrato de potasio

333

No

Sí

Sí

Dióxido de silicio

1713

No

No

----

Platino Carbonato de sodio

1768

Sí

No

----

851

No

Sí

Sí

650 (se descompone)

No

Sí

Si

Yoduro de potasio

677

No

Sí

Sí

Carburo de silicio

Sublima a 2700

No

No

----

970

Sí

No

----

Sulfato de cobre pentahidratado

Plata

----

Tabla 3. Algunas sustancias con temperatura de fusión baja (menor a 300oC)

SUSTANCIA

TEMPERA ¿Conduce ¿Conduce TURA DE la corriente ¿Es soluble en FUSIÓN en estado en agua? disolución (oC) sólido? acuosa?

Azufre

119

No

No

No

Glucosa

185

No

Sí

No

Fenol

43

No

No

No

Yodo

111.7

No

No

No

80

No

No

No

Aprox 50

No

No

No

Naftaleno p-diclorobenceno

Fuerzas Intramoleculares Fuerzas de atracción intramoleculares (átomo-átomo)

Enlace iónico puro Enlace covalente

Enlace metálico

polar coordinado 10

Modelo de enlace iónico  







Solubles en disolventes polares Conducen la electricidad fundidos o en disolución Altas temperaturas de fusión y ebullición Duros pero frágiles No conducen en estado sólido

Analogía Enlace iónico

12

Cloruro de sodio

PROCESO DE SOLVATACIÓN (Hidratación)

Justificación del modelo 





El enlace iónico es muy fuerte ya que cada ion es causante de fuerzas eléctricas en todas direcciones.

La falta de conductividad de estas sustancias en estado sólido se explica porque los iones no pueden moverse en la red y por lo tanto no pueden conducir la corriente eléctrica. Al disolverse en agua o al fundirlas, los iones se liberan de la red y pueden desplazarse transportando su carga eléctrica, por lo tanto pueden conducir la electricidad.

Justificación del modelo 



El establecimiento de la red iónica explica también que estos compuestos presenten elevados puntos de fusión y ebullición. Son sólidos frágiles porque al desplazar los iones y enfrentarlos a otros del mismo signo se traduce en inestabilidad del sistema electrostático y por lo tanto en una relativa facilidad de ruptura del cristal.

Fragilidad de algunos compuestos iónicos

Compuestos iónicos

Modelo de enlace covalente (moléculas) 





Pueden ser gases, sólidos o líquidos Temperatura de fusión y de ebullición bajas Son ejemplos la glucosa, el fenol, el azufre, el yodo, el oxígeno y el dióxido de carbono.

Compuestos moleculares

Analogía Enlace covalente puro

21

Analogía Enlace covalente polar

22

Modelo de enlace covalente (redes) 



Sólidos de alta temperatura de fusión No conducen la corriente ni en estado sólido ni fundidos

Fulereno C60

Redes covalentes

Redes covalentes

Redes covalentes

Redes covalentes

Modelo de enlace metálico 



Conducen la electricidad en estado sólido Su conductividad disminuye al aumentar la temperatura



Son dúctiles y maleables



Altas temperaturas de fusión y de ebullición

Metales

Analogía Enlace metálico

32

Fuerzas intermoleculares



Ion-dipolo Dipolo-dipolo Dipolo-dipolo inducido Puentes de hidrógeno Fuerzas de dispersión de London



Fuerzas de Van der Waals

  



Fuerzas Intermoleculares Fuerzas de atracción intermoleculares (molécula-molécula)

dipolo - dipolo

Puente de H

Fzas de dispersión de London (momento dipolo instantáneo)

ión - dipolo

dipolo – dipolo inducido

34

Fuerzas intermoleculares





¿De qué manera se originan? Entre moléculas polares, los extremos con cargas opuestas se orientan de manera que las cargas positivas parciales queden cerca de las cargas negativas parciales. Debido a que las moléculas están en constante movimiento, dicha orientación no es perfecta (líquidos y gases).

A este tipo de interacciones electrostáticas se les conoce como atracciones dipolo-dipolo.

35

Fuerzas intermoleculares FUERZAS DE LONDON  Hasta los átomos no combinados y las moléculas no polares experimentan atracciones débiles. De acuerdo con Fritz London, cuando los electrones se mueven dentro del átomo o molécula, su movimiento es un poco aleatorio de manera que en un instante puede haber más electrones en un lado de la partícula que en otro. A esto se le llama dipolo instantáneo. El dipolo instantáneo induce un dipolo en su vecino y se atraen mutuamente, dichas atracciones se conocen como fuerzas de London.

36

ION – DIPOLO

Dipolo - dipolo

Dipolo – dipolo inducido

Fuerzas intermoleculares 



Puentes de Hidrógeno Una atracción dipolo-dipolo particularmente fuerte ocurre entre

moléculas en las cuales un Hidrógeno está enlazado en forma covalente con un elemento muy pequeño y muy electronegativo (F, O, N). Se forman entonces moléculas muy polares en las que un pequeño átomo de Hidrógeno lleva una carga positiva que fácilmente se puede aproximar al extremo negativo de un dipolo cercano.

40

Fuerzas intermoleculares 

Puentes de Hidrógeno



H O  H



 41

Puentes de hidrógeno

Puentes de hidrógeno en el agua

Puentes de hidrógeno en el hielo

Fuerzas de dispersión de London

Cómo determinar fuerzas intermoleculares

Tomado de Brown, Química, la ciencia central, 9ª ed, p. 417.

En resumen… Tipo de enlace IÓNICO

COVALENTE PURO (MOLECULAR)

COVALENTE PURO (RETICULAR) COVALENTE POLAR METÁLICO

Características a nivel atómico

Características a nivel macroscópico

Propiedades de la materia que explica

Ejemplo de sustancias

SUSTANCIAS para-dicloro benceno glucosa

Alta temperatura de fusión

Conduce la corriente en estado sólido. Insolubles en agua Au

Ag

Pt

Baja temperatura de fusión

Conducen la corriente en disolución acuosa. No conducen sólidos

NaCl

KNO3

No conduce sólido e insoluble en agua

SiC

diamante

CuSO4

SiO2

KI

Na2CO3

S8

naftaleno