El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El...

36
Tema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre sí para tener la mínima energía, lo que equivale a decir de máxima estabilidad. En la formación de un enlace participan todos los electrones. Se unen utilizando los electrones más externos (de valencia). curva de Morse

Transcript of El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El...

Page 1: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 1

El enlace químicoUnidad 2

¿Por qué se unen los átomos?

Los átomos, moléculase iones se unen entre sípara tener la mínimaenergía, lo que equivalea decir de máximaestabilidad.

En la formación de un enlaceparticipan todos los electrones.Se unen utilizando loselectrones más externos (devalencia).

curva de Morse

Page 2: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 2

Regla del octeto

Los átomos tienen una capa electrónica externa quepuede contener hasta ocho electrones (ns2 np6 ); esteocteto de electrones representa una disposiciónelectrónica especialmente estable, ya que correspondea la estructura de gas noble.

Cuando los átomos se unen por medio de enlacesceden, captan o comparten electrones con el fin dealcanzar ocho electrones en sus capas externas, amáxima estabilidad.

Excepciones a la teoría de Lewis

El hidrógeno: sólo tiene 2 electrones.

Octeto incompleto: Moléculas tipo BeCl2 en la que elBerilio sólo tiene 2 electrones.

Los elementos del grupo 13 (B y Al) forman moléculas como elBF3 en las que el átomo de B no llega a tener 8 electrones.

Octeto expandido: Moléculas tipo PCl5 o SF6 en lasque el átomo central tiene 5 o 6 enlaces (10 o 12 e–).

Sólo en caso de que el no-metal no esté en el segundoperiodo, pues a partir del tercero existen orbitales “d” y puedehaber más de cuatro enlaces.

Page 3: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 3

Tipos de enlaces

Intramoleculares:Iónico.

Covalente.

Intermoleculares:Fuerzas de Van de Waals

Enlaces de hidrógeno.

Metálico.

Enlace iónicoSe produce por la atracción electrostática

entre catiónes positivos y anionesnegativos, que se unen formando redescristalinas.

Las reacciones de pérdida o ganancia dee– se llaman reacciones de ionización:Ejemplo: Na – 1 e– Na+

O + 2e– O2–

Reac. global: O + 2 Na O2– + 2 Na+

Fórmula empírica del compuesto Na2O

ELECTROVALENCIA(VALENCIA IÓNICA)

Page 4: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 4

Enlace iónico entre Cl y Na: formación del ión Cl- y Na+

Redes cristalinas Los iones en los compuestos iónicos se ordenan

regularmente en el espacio de la manera máscompacta posible.

Cada ion se rodea de iones de signo contrario dandolugar a celdas o unidades que se repiten en las tresdirecciones del espacio.

La geometría viene condicionada por el tamañorelativo de los iones y por la neutralidad global delcristal.

Índice de coordinación: Es el número de iones de signo opuesto que rodean a

un ion dado”. Cuanto mayor es un ion con respecto al otro mayor es su

índice de coordinación.

Page 5: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 5

Principales tipos de estructura cristalina

NaCl (cúbica centrada en las caras para ambos iones) Índice de coord. para ambos iones = 6

CsCl (cúbica para ambos iones) Índice de coord. para ambos iones = 8

Energía de red (reticular) en los compuestos iónicos (U o Hu)

Es la cantidad de energía desprendida en la formación de un mol de compuesto iónico sólido a partir de sus iones en estado gaseoso. Ejemplo: En el caso de la formación de NaCl la U

corresponde a la reacción:

Na+ (g) + Cl– (g) NaCl (s) (Hu < 0)

Es difícil de calcular por lo que se recurre a métodos indirectos aplicando la ley de Hess. Es lo que se conoce como ciclo de Born - Haber.

Page 6: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 6

Ciclo de Born-HaberLa reacción global de formación de NaCl es: Na (s) + ½ Cl2 (g) NaCl (s) (Hf = –411,1 kJ)que puede considerarse suma de las siguientes

reacciones:Na (s) Na (g) (Hsubl = +107,8 kJ)

½ Cl2 (g) Cl (g) (½ Hdis= +121,3 kJ)Cl (g) Cl– (g) (ΔHAE = –348,8 kJ)

Na (g) Na+ (g) (ΔHEI = +495,4 kJ) Na+ (g) + Cl– (g) NaCl (s) (U= ?)

U = Hf – (Hsubl + ½ Hdis + AHAE + AHEI)U = –411’1 kJ – (107’8 kJ + 121’3 kJ –348’8 kJ +

495’4 kJ) = –786’8 kJCiclo Born-Haber

Factores de los que depende la Energía reticular En general, la energía de red es grande y

negativa y compensa el déficit de energía que suponen el resto de los procesos. Está influenciada por la carga y el tamaño de los iones

A mayor carga de los iones mayor Hu.

Ejemplo: Así el CaO (Ca2+ y O2–) tendrá “Hu ” mayor que el NaCl (Na+ y Cl–).

A menor tamaño de los iones mayor Hu.

Ejemplo: Así el NaCl (Na+ y Cl–) tendrá “Hu ” mayor que el KBr (K+

y Br–).

Page 7: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 7

Propiedades de los compuestos iónicos

Puntos de fusión y ebullición elevados (tanto máscuanto mayor HU) ya que para fundirlos es necesarioromper la red cristalina tan estable por la cantidad deuniones atracciones electrostáticas entre iones de distintosigno. Son sólidos a temperatura ambiente.

Son solubles en disolventes polares como el agua(tanto más cuanto menor HU) e insolubles endisolventes apolares.

Presentan conductividad electrolítica a la corrienteeléctrica en estado disuelto o fundido. Sin embargo, enestado sólido no conducen la electricidad.

Son duros (elevada resistencia a ser rayados) yquebradizos (se rompe con facilidad al someterlos afuerzas moderadas).

Disolución de un cristal iónico en un disolvente polar

Solubilidad de un cristal iónico

Page 8: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 8

Fragilidad en un cristal iónico

© Grupo ANAYA. Química 2º Bachillerato.

ACTIVIDADES: Ejemplo 1 pág. 44, ejemplo 2 pág 46Pág 66: 2 y 3; Pág 67: 20; pág 72: 3.

presión

Enlace covalenteLos compuestos

covalentes se originan por la compartición de

electrones entre átomos no metálicos.

Page 9: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 9

Ocurre cuando se COMPARTEN pares de e-

Entre átomos de la misma especie (elementos No Metálicos), y compuestos del C

La mayoría de las sustancias de Interés biológico se forman mediante enlace Covalente. O2, CO2,H2O, NH4, COMPUESTOS ORGANICOS

¿Cómo se puede formar la molécula de H2?

¿Cómo se puede formar la molécula de F2? ¿Cómo se puede formar la molécula de HCl? ¿Cómo se puede formar la molécula de Cl2? ¿Cómo se puede formar la molécula de O2? ¿Cómo se puede formar la molécula de N2?

H· + ·H H:H

Page 10: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 10

Diferentes tipos de enlace covalente Si se comparten un par de e-: enlace covalente simple

Si se comparten dos pares de e- : enlace covalente doble

Si se comparten tres pares de e-: enlace covalente triple

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.

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)

Ejemplos : HClO, HClO2 , H3O+, NH4+, SO3

Page 11: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 11

Estructuras de Lewis

¿Como se dibujan las estructuras de Lewis? Pág 481. Se sitúa cada uno de los elementos alrededor del átomo central.

Generalmente, el átomo central es el átomo menoselectronegativo, en especies del tipo ABx.

2. Calcula el número total de electrones de valencia de los átomosimplicados.

3. Se determina el número de electrones necesarios paracompletar el octeto de todos los átomos implicados.

4. Se calcula el número de electrones compartidos (3-2 ).5. Se dibujan los enlaces sencillos.6. Se determina el número de electrones que forman enlaces

múltiples (dobles o triples). En caso de que existan, algunosenlaces sencillos de los dibujados en el apartado 5) deberán sermúltiples . (4-5).

7. Se calcula el número total de electrones no compartidos (2-4).8. Se distribuyen los electrones no compartidos de forma que dada

átomo cumpla con la regla del octeto.

pág. 48-49: Ejemplo 3, Ejemplo 4; Actividades 3, 4 pág. 50; pág. 67: 21

Resonancia.

No siempre existe una única estructura de Lewis que pueda explicarlas propiedades de una molécula o ion.

Por ejemplo, en el ion carbonato CO32–

el C debería formar un doble enlace conuno de los O y sendos enlaces sencillos con los dos O– .

Esto conllevaría a que las distancias C–O y C=O deberían ser distintas y ángulos de enlace distintos.

Por difracción de rayos X se sabe que tanto distancias como los ángulos O–C–O son iguales.

Page 12: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 12

Resonancia.

Para explicar tales datos, se supone que los e– de enlace así como los pares electrónicos sin compartir, pueden desplazarse a lo largo de la molécula o ion, pudiendo formar más de una estructura de Lewis distinta.

En el caso del ion CO32–, se podrían formar tres

estructuras de Lewis en las que el doble enlace se formara con cada uno de los átomos de oxigeno, siendo las tres válidas. Cada una de estas formas contribuye por igual al la estructura del ion CO3

2–, siendo la verdadera estructura una mezcla de las tres.

Resonancia. Los tres enlaces C–O tienen 1/3 de doble enlace, por lo

que la distancia es intermedia.

Los tres átomos de oxígeno participan de 2/3 de carga negativa.

Se utiliza el símbolo entre las distintas formas resonantes.

Page 13: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 13

Molécula de SO2: enlace covalente doble y un enlace covalente coordinado o dativo ˙ ˙

S ═ O:˙ ˙

:O ←˙ ˙˙ ˙

Molécula de SO3: enlace covalente doble y dos enlaces covalentes coordinado o dativo

S ═ O:˙ ˙

:O ←˙ ˙˙ ˙

↓:O:˙ ˙

pág. 67: 23 y 24; pág 66: 5

Parámetros moleculares pág. 51

Energía de enlace

Longitud de enlace

Ángulo de enlace

Polaridad de enlace

Page 14: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 14

Parámetros moleculares pág. 51

Energía de enlace Energía que se desprende cuando se forma un enlace entre dos

átomos en estado gaseoso y fundamental.

Se obtiene a partir de la energía de disociación

Enlace simple

Energía de enlace

Enlace doble

Energía de enlace

Enlace triple

Energía de enlace

C—C 346,1 C⇔C 611,1 C≡C 818,4

C—N 292,6 C⇔N 614,0 C≡N 888,7

C—O 350,3 C⇔O 713,9 C≡O 1073,4

C—S 258,3 C⇔S 476,1 ? ?

N—N 158,8 N⇔N 417,2 N≡N 939,7

N—O 221,5 N⇔O 606,1 — —

O—O 137,9 O⇔O 497,4 — —

S—O 346,5 S⇔O 497,4 — —

Parámetros moleculares pág. 51

Longitud de enlace Es la distancia de equilibrio entre los núcleos atómicos

correspondiente al valor de la energía de enlace en la curva de acercamiento interatómico. Se denomina también distancia internuclear.

Son valores promedios

Page 15: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 15

Parámetros moleculares pág. 51

Ángulo de enlace El ángulo hipotético formado entre el núcleo del átomo central y

los núcleos de los átomos enlazados a él.

Son valores promedios

Depende del átomo central y no de los que se hallan unidos a él

Polaridad de enlace. Momento dipolar.

Cuando los átomos que forman la molécula tienen diferente electronegatividad, hay una distribución asimétrica del par de e-

compartidos, por lo que el enlace es polar.

En el átomo más electronegativo aparece una carga parcial negativa (δ-) y sobre el otro una carga parcial positiva (δ+) y por tanto se forma un dipolo.

δ+ δ-

H – Cl

Cada enlace tiene un momento dipolar “” (magnitud vectorial que depende la diferencia de entre los átomos cuya dirección es la línea que une ambos átomos y cuyo sentido va del menos electronegativo al más electronegativo).

Parámetros moleculares pág. 51

Page 16: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 16

Polaridad de moléculas

Dependiendo de cómo sea de los enlaces que forman una molécula, éstas se clasifican en:

Moléculas polares. Tienen no nulo:Moléculas con un sólo enlace covalente. Ej: HCl.

Moléculas angulares, piramidales, .... Ej: H2O, NH3.

Moléculas apolares. Tienen nulo:Moléculas con enlaces apolares. Ej: H2, Cl2.

= 0. Ej: CH4, CO2.

Polaridad de las Moléculas

Polarity of bonds

H ClCarga postiva pequeña

Menor electronegatividadCarga negativa pequeña

Mayor electronegatividad

Page 17: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 17

Para determinar si una molécula es polar, necesitamos conocer dos cosas:1- La polaridad de los enlaces de la molécula.2- La geometría molecular

Polaridad de las Moléculas

CO2

Cada dipolo C-O se anulaporque la molecula es lineal

Los dipolos H-O no se anulan porquela molecula no es lineal.

H2O

Polaridad de las Moléculas

Si hay pares de no enlace la molécula es polar.

Si los pares de e- son de enlace, la molécula es no polar cuando los pares están distribuidos simétricamente alrededor del átomo central.

Pág.53: Act: 7 y 8Pág: 66-67: 6, 25 y 27

Page 18: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 18

Teoría del enlace de valencia (E.V.)

Se basa en la suposición de que los enlaces covalentes se producen por solapamiento (superposición) de los orbitales atómicos de distintos átomos y emparejamiento de los e– de orbitales semiocupados.

Así, 2 átomos de H (1s1) tienen cada uno 1 e–

desapareado en un orbital “s” y formarían un orbital molecular en donde alojarían los 2 e–.

Se llama “covalencia” al nº de e– desapareados y por tanto al nº de enlaces que un átomo forma.

Enlace covalente simple.

Se produce un único solapamiento de orbitales atómicos. Es frontal y se llama “σ” (sigma).

Puede ser:a) Entre dos orbitales “s”

b) Entre un orbital “s” y uno “p”

c) Entre dos orbitales “p”.© Grupo ANAYA S.A.

Química 2º Bachillerato

Page 19: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 19

MOLÉCULA DE HCl y Cl2

MOLÉCULA DE HIDRÓGENO: H2

Enlace covalente múltiple.

Se producen dos o tres solapamientos de orbitales atómicos entre dos átomos.Siempre hay un enlace frontal “σ” (sólo 1).Si en enlace es doble, el segundo

solapamiento es lateral “π” (pi).Si el enlace es triple,

existe un solapa-miento “σ” y dos “π”.

© Grupo ANAYA S.A. Química 2º Bachillerato

Page 20: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 20

MOLÉCULA DE NITRÓGENO: N2

MOLÉCULA DE OXÍGENO: O2

MOLÉCULA DE BORANO: BH3

MOLÉCULA DE HIDRURO DE BERILIO: BeH2

Page 21: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 21

MOLÉCULA DE METANO: CH4

Hibridación de orbitales atómicos.

Para explicar la geometría de la moléculas(ángulos y distancia) y la covalencia de ciertos átomos se formuló la “teoría de la hibridación”.

Así, por ejemplo el carbono (C) forma cuatro enlaces en compuestos como el CH4 y en la mayoría de compuestos que forma (para ello precisa promocionar el e– del orbital 2s al 2p y a continuación formar 4 orbitales de igual energía a partir del 2s y de los 3 orb. 2p).

Los tipos de hibridación se utiliza, sobre todo, en compustos de química orgánica, si bien no es exclusiva de compuestos orgánicos.

Page 22: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 22

Tipos de orbitales híbridos. Ejemplos

Tipos de hibridación

sp3

4 enlaces sencillos. Ejemplo: metano

3 enlaces sencillos + 1 par e– sin compartir. Ej: NH3

2 enlaces sencillos + 2 par e– sin compartir. Ej: H2O

sp2

3 enlaces sencillos. Ejemplo: BF3

1 enlace doble y 2 sencillos . Ejemplo: eteno

sp 2 enlaces sencillos. Ejemplo: BeF2

2 enlaces dobles. Ejemplo: CO2

1 enlace triple y 1 sencillo. Ejemplo: etino

Page 23: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 23

Orbitales atómicos; Hibridación

Enlaces MúltiplesLos pares de e- extra de un enlace múltiple no están localizados enorbitales híbridos.

Enlace sigma, :Densidad electrónica se concentra en el eje que une los

átomos. Consta de un solo lóbulo. Todos los enlacessencillos son sigma.

Enlace pi, :Densidad electrónica se encuentra por encima y por

debajo del eje que une los átomos. Consta de más deun lóbulo.

- Un enlace doble consiste en un enlace y un .- Un enlace triple consiste en un enlace y dos .

Etileno, C2H4

Orbitales atómicos; Hibridación

Page 24: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 24

Orbitales atómicos; Hibridación

Acetylene, C2H2

Se hibridan:Los orbitales atómicos que van a formar

enlaces “”

Las parejas de e– sin compartir.

No se hibridan:Los orbitales atómicos que van a formar

el segundo o tercer enlace.

Los orbitales atómicos vacíos.

Page 25: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 25

Orbitales atómicos; Hibridación

La molécula de agua tiene dos pareselectrónicos libres procedentes del átomode oxígeno, la geometría molecular delH2O no presenta ángulos de enlace de109,5°, sino un poco menores. Así, elángulo anómalo observado de 104° esdebido a la repulsión inter-electrónica entrelos pares libres que fuerza el cierre delángulo de los enlaces entre átomos

La molécula de amoniaco (NH3 ), quepresenta hibridación sp3 con ángulos deenlace de 106,5°, puesto que uno de suscuatro orbitales híbridos no es equivalentea los otros tres al estar ocupado por un parelectrónico libre; esto provoca repulsiónsobre los enlaces cercanos y, por ello, elcierre angular observado

Efecto estérico

Modelo de repulsión de pares electrónicos y geometría molecular

Los enlaces covalentes tienen una dirección determinada y las distancias de enlace y los ángulos entre los mismos pueden medirse por técnicas de difracción de rayos X.

Las moléculas diatómicas como H2 o Cl2 deben ser lineales, ya que dos puntos siempre forman una recta.

Para moléculas formadas por 3 o más átomos usamos el modelo de repulsión de los pares electrónicos, que dice que: “La geometría viene dada por la repulsión de los pares de e– del átomo central”.

Las parejas de e– se sitúan lo más alejadas posibles.

Page 26: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 26

Modelo de repulsión de pares electrónicos y geometría molecular. (cont.).

Para saber la geometría que tienen las moléculas con enlaces covalentes podemos distinguir las siguientes clases:

El átomo central sólotiene pares de e– deenlace, ej.:

• BeCl2• BCl3• CH4

El átomo central sólo tiene pares de e– de enlace.

BeF2: El Be tiene 2 pares de e– Ang. enl. = 180º. BCl3: El B tiene 3 pares de e– Ang. enl. = 120º. CH4: El C tiene 4 pares de e– Ang. enl. = 109,4º.

CH4

Tetraédrica

BCl3

Triangular

BeF2

Lineal

Page 27: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 27

Modelo de repulsión de pares electrónicos y geometría molecular. (cont.).

El átomo central tienepares de e– sin compartir,ej:

NH3

H2O

El átomo central tiene pares de e– sin compartir.

La repulsión de éstos pares de e–

sin compartir es mayor que entrepares de e– de enlace.

NH3: El N tiene 3 pares de e– compartidos y 1sin compartir Ang. enl. = 107’3º < 109’4º(tetraédrico)

H2O: El O tiene 2 pares de e– compartidos y 2sin compartir Ang. enl. = 104’5º < 109’5º(tetraédrico)

Los ángulos medidos son ligeramenteinferiores a los de un tetraedro, ya quelos pares de e- no compartidos requierenmás espacio que los compartidos, ya queestos están atraídos por dos átomos.

Agua (104,5º)

Metano (109,4º)

Amoniaco (107,3º)

Page 28: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 28

Modelo de repulsión de pares electrónicos y geometría molecular. (cont.).

El átomo central tiene un enlace doble, ej:eteno.

El átomo central tiene un enlace doble.

La repulsión debida a 2 pares electrónicos compartidos es mayor que la de uno.

CH2=CH2: Cada C tiene 2 pares de e– compartidoscon el otro C y 2 pares dee– compartidos con sendosátomos de H. Ang. enl. H–C=C: 122º > 120º (triangular)

Ang. enl. H–C–H: 116º < 120º (triangular)

122º

116º

122º

Page 29: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 29

El átomo central tiene dos dobles enlaces o uno sencillo y uno triple.

Como se une únicamente a dos elementos la geometría es lineal.

Ejemplos:

Etino (acetileno)

CO2

Pág: 66-67: 8, 24 b) y c) y 29

Propiedades de los compuestos covalentes

Sólidos covalentes: Los enlaces se dan a lo

largo de todo el cristal.

Gran dureza y P.F alto.

Son sólidos.

Insolubles en todo tipo de disolvente.

Malos conductores.

El grafito que forma estructura por capas le hace más blando y conductor.

Sust. moleculares: Están formados por

moléculas aisladas. P.F. y P. E. bajos (gases),

líquidos (H20, Br2, etanol), sólidos (I2, naftaleno) .

Son blandos. Solubles en disolventes

moleculares. Malos conductores. Las sustancias polares son

solubles en disolventes polares y tienen mayores P.F y P.E.

Page 30: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 30

Redes covalentes

La unión entre átomos que comparten electrones es muy difícil de romper. Los electrones compartidos están muy localizados.

Grafito: láminas de átomos de carbono

Estructura del diamante, C Estructura del cuarzo, SiO2

Enlaces intermoleculares

Enlace o puente de Hidrógeno. Es relativamente fuerte y precisa de:Gran diferencia de electronegatividad entre átomos.El pequeño tamaño del H que se incrusta en la nube de

e– del otro átomo.Es el responsable de P.F y P.E. anormalmente altos.

Fuerzas de Van der Waals. Fuerzas dipolo-dipolo: entre dipolos permanentes

(moléculas polares). Son débiles. Fuerzas de London: entre dipolos instantáneos

(moléculas apolares). Son muy débiles y aumentan con el tamaño de los átomos y de las moléculas.

Page 31: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 31

Enlace 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

H2O

NH3

Enlace de hidrógeno en la molécula de agua

Page 32: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 32

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

Fuerzas Intermoleculares

Punto de ebullición normal (K)

Masa molecular (u)

Al aumentar el valor de las fuerzas debidas a los enlaces por puentes de hidrógeno, aumenta el punto de ebullición.

Page 33: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 33

Enlaces de hidrógeno en el ADN

Apilamiento de las bases.

Enlaces de hidrógeno

Interiorhidrófobo

Esqueletodesoxiribosa-fosfatoEnlaces de

hidrógeno

Exterihidrófo

A: adeninaG: guaninaC: citosinaT: timina

Bases nitrogenada

s

Repulelectrost

Fuerzas de Van der Waals. Fuerzas de tipo electrostático que unen a las

moléculas tanto polares como apolares.

Fuerzas dipolo-dipolo: entre dipolos permanentes (moléculas polares). Son interacciones débiles. Modifica los P.E. y P. F. de estas sustancias (HCl, HBr, HI…)

Page 34: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 34

Fuerzas de Van der Waals. Fuerzas de London: entre dipolos instantáneos

(moléculas apolares).

Los dipolos instantáneos (inducidos) se deben a las fluctuaciones de los electrones de una zona a otra de la molécula.

Son muy débiles y aumentan con el tamaño de los átomos y de las moléculas, con la masa molecular.

Ej. H2, Cl2, I2CCl4

Pág.60: Act: 11, 12 y 13; Pág.62: Act: 14 y 15Pág: 66-67: 9,10,11,30, 31 y 32

Enlace metálico

Lo forman los metales y es un enlace bastante fuerte.

Se comparten los e de valencia colectivamente.

Existen dos modelos que lo explican:

o Modelo del mar de electrones

o Modelo de bandas

Page 35: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 35

Modelo del mar de electrones:

Las sustancias metálicas están formadas por átomos de un mismo elemento metálico (baja electronegatividad).

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.

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.

Modelo de bandas:

Se combinan infinidad de orbitales atómicos con lo que se produce un conjunto de orbitales de energía muy parecidas (banda de niveles energéticos).

Ej. litio (1s2 , 2s1)

Explica el fenómeno de conductividad.

Page 36: El enlace químico - · PDF fileTema 2: Enlace Químico Curso 2013-2014 1 El enlace químico Unidad 2 ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos, moléculas e iones se unen entre

Tema 2: Enlace Químico

Curso 2013-2014 36

En los metales, la banda de valencia está llena o parcialmente llena;pero en estas sustancias, la diferencia energética entre la banda de valencia y la de conducciónes nula; es decir están solapadas. Por ello, tanto si la banda de valencia está total oparcialmente llena, los electrones pueden moverse a lo largo de los orbitales vacíos y conducirla corriente eléctrica al aplicar una diferencia de potencial.

En los aislantes la banda de valencia está completa yla de conducción vacía; pero hay una importante diferencia deenergía entre una y otra por lo que los electrones no gozan de lamovilidad que tienen en los metales.

En los semiconductores la banda de valenciatambién está llena y hay una separación entre las dos bandas,ladiferencia de energía entre ellas es pequeña y algunos electronespueden saltar a la banda de conducción. La conductividad en lossemiconductores aumenta con la temperatura, ya que se facilitanlos saltos de los electrones a la banda de conducción. Sonejemplos de semiconductores: Ge, Si.

Propiedades de los compuestos metálicos.

Son dúctiles y maleables debido a que no existen enlaces con una dirección determinada. Si se distorsiona la estructura los e– vuelven a estabilizarla interponiéndose entre los cationes.

Son buenos conductores debido a la deslocalización de los e–.

Conducen el calor debido a la compacidad de los átomos que hace que las vibraciones en unos se transmitan con facilidad a los de al lado.

Tienen, en general, altos P. F. y P. E. dependiendo de la estructura de la red. La mayoría son sólidos.

Tienen un brillo característico debido a la gran cantidad de niveles muy próximos de energía que hace que prácticamente absorban energía de cualquier “” que inmediatamente emiten (reflejo y brillo).

Pág: 66-67: 12- 18 y 33; pág. 70: 4