Tema 5 el enlace químico unión entre átomos la regla del octeto



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TEMA 5 EL ENLACE QUÍMICO

1. UNIÓN ENTRE ÁTOMOS
La regla del octeto es una regla práctica que sirve para predecir la posibilidad y el tipo de enlace entre átomos. Los átomos son más estables cuando completan su última capa con ocho electrones. Al formar un enlace, los átomos intercambian electrones con otros átomos para completar su octeto.

2. EL ENLACE IÓNICO
El átomo de un metal adquiere la configuración electrónica estable de un gas noble si cede electrones y se convierte en un ion positivo o catión; por el contrario, el átomo de un no metal completa su octeto si toma electrones y se convierte en un ion negativo o anión.
Por ejemplo, un átomo de sodio (Na) adquiere la configuración electrónica del neón si pierde un electrón y pasa a ion Na+; si el cloro toma ese electrón se convierte en ion Cl-, con la misma configuración que el gas noble argón.El compuesto cloruro sódico (sal común) se forma por la atracción eléctrica entre los iones Na+ y Cl- procedentes de los átomos de sodio y cloro que han intercambiado electrones.
El enlace iónico se produce por la atracción eléctrica entre los iones positivos y los iones negativos formados al intercambiar electrones átomos metálicos con átomos no metálicos.

Los metales forman compuestos iónicos con los no metales.
Redes iónicas

En un compuesto iónico los iones se acoplan de modo que cada ion está rodeado por iones de signo contrario. Se forma una estructura ordenada que se denomina red iónica. Los compuestos iónicos son cristales.




Los compuestos iónicos se representan por una fórmula empírica que indica la proporción de los iones en el compuesto. Por ejemplo, NaCl significa que la proporción de iones Na+ y iones CI- en el cristal de cloruro sódico es 1: 1; CaF2 indica que la proporción entre iones Ca2+ y F- en el cristal de fluoruro cálcico es 1:2 (hay un ion Ca2+ por cada dos iones F-).
Propiedades de los compuestos iónicos

Los compuestos iónicos son muy estables porque su estructura cristalina es muy difícil de romper. Por tanto, presentan las siguientes propiedades:



  • Son sólidos a temperatura ambiente y tienen puntos de fusión y de ebullición muy elevados.

  • Son duros, difíciles de rayar.

  • No conducen la electricidad en estado sólido

  • Son solubles en agua. Sus disoluciones conducen la electricidad

  • Fundidos también conducen la electricidad por la movilidad de los iones en el fundido.




  1. ¿Cuáles de los siguientes compuestos son iónicos: .................................(KCI), .................................(CO2), .................................( Na2S) y.................................(CCl4)?




  1. ¿Qué significa que la fórmula del ................................. es K2O?

3. EL ENLACE COVALENTE
Los átomos de los elementos no metálicos tienden a captar electrones para completar su octeto. Dos átomos pueden adquirir la configuración de gas noble si comparten electrones. Estas uniones se representan mediante los diagramas de Lewis en los que cada electrón de valencia de un elemento está representado por un punto y el par de electrones de enlace por una raya. El par de electrones compartidos se denomina par de enlace.



El enlace covalente se produce cuando dos átomos de elementos no metálicos comparten pares de electrones para completar su capa de valencia.
Las sustancias moleculares
Una molécula es la agrupación de un número concreto de átomos unidos entre sí mediante enlaces covalentes.

Se representa mediante una fórmula molecular en la que se indica cuántos átomos de cada elemento forman la molécula. Por ejemplo, O2 significa que la molécula de oxígeno está formada por dos átomos de oxígeno; CO2 significa que en la molécula de dióxido de carbono hay un átomo de carbono y dos átomos de oxígeno.

Son ejemplos de sustancias moleculares el hidrógeno (H2), el oxígeno (O2), el ozono (O3), el cloro (Cl2), el agua (H2O) y el amoníaco (NH3).
Propiedades de las sustancias moleculares


  • A temperatura ambiente son gases, líquidos volátiles o sólidos de bajo punto de fusión.

  • Presentan temperaturas de fusión y de ebullición muy bajas en comparación con los compuestos iónicos.

  • No conducen el calor ni la electricidad. La mayoría son poco solubles en agua.


Cristales covalentes
En los cristales covalentes no se forman moléculas; los átomos se enlazan unos con otros constituyendo redes cristalinas tridimensionales extensas.

Son cristales o sólidos covalentes el diamante (C) y el cuarzo (SiO2).

La fórmula de los cristales covalentes, al igual que la de los sólidos iónicos, es una fórmula empírica que representa la proporción en que se encuentran los átomos que forman la red. Por ejemplo, C significa que el diamante está formado por átomos de carbono; SiO2 indica que en el cuarzo hay 1 átomo de silicio por cada 2 átomos de oxígeno.
Propiedades de los cristales covalentes


  • Son sólidos a temperatura ambiente.

  • Presentan temperaturas de fusión y de ebullición muy elevadas. Son muy duros.

  • No conducen el calor ni la electricidad. Son insolubles en agua.



  1. El cuarzo o................................. (SiO2) y el dióxido de carbono o ................................. (CO2) son compuestos covalentes ¿Por qué el SiO2 es sólido y el CO2 es un gas a temperatura ambiente?




  1. ¿Cuáles de los siguientes compuestos son covalentes: .................................(KCI), .................................(CO2), ................................. (Na2S) y.................................(CCl4)?




  1. ¿Por qué los compuestos covalentes son malos conductores de la electricidad?




  1. Representar los diagramas de Lewis del bromo(Br2) y del ................................. (HCI).



4. EL ENLACE METÁLICO
Los átomos de los metales tienen tendencia a ceder electrones para completar su octeto y convertirse en iones positivos. En el enlace metálico los iones positivos formados comparten el conjunto de electrones cedidos. Se forma una estructura ordenada de iones positivos llamada red metálica entre los que se mueven los electrones libres que forman una nube electrónica
El enlace metálico se produce cuando los iones positivos de un metal comparten una nube de electrones.

En los metales no se forman moléculas, sino redes tridimensionales extensas de iones positivos.

La fórmula de un metal representa el átomo metálico correspondiente; la fórmula del cinc es Zn; significa que en el cinc hay iones metálicos Zn2+ provenientes de los átomos de cinc.

Propiedades de los metales


  • Son sólidos a temperatura ambiente (excepto el mercurio, que es líquido)

  • Presentan elevadas temperaturas de fusión y de ebullición.

  • Son buenos conductores del calor y de la electricidad debido a la existencia de electrones libres.

  • Son dúctiles y maleables porque se puede deformar la red metálica su estructura.

  • Son generalmente duros; sin embargo, algunos como el sodio o el litio son blandos.

  • Al ser expuestos al aire libre, la mayoría experimenta el fenómeno de la corrosión.




  1. Clasificar según su tipo de enlace las siguientes sustancias químicas: .................................(KCI), potasio (K), .................................( S03) y litio (Li).



5. MASA MOLECULAR
La masa molecular de una sustancia es la suma de las masas atómicas de los átomos que forman una de sus moléculas.
Ejemplos: a) La masa molecular del agua (H2O) es:

2 (átomos de H) x1,0 (u/átomo) + 1 átomo de O x16,0 (u/átomo) = 18,0 u

b) La masa molecular del oxígeno (O2) es: 2 (átomos de O) x16,0 (u/átomo) = 32,0 u
En el caso de las sustancias químicas que no forman moléculas (compuestos iónicos, sólidos covalentes, metales) la masa molecular en este caso es la suma de las masas atómicas de los átomos representados en la fórmula empírica de la sustancia química correspondiente.

Por ejemplo, la masa molecular del cloruro sódico (NaCl) es: 1 (átomo de Na) x23,0 (u/átomo) + 1 (átomo de CI) x35,5 (u/átomo) = 58,5 u




  1. Calcular la masa molecular de las siguientes sustancias químicas: .................................(NH3), .................................(CaO) y ................................. (KCI).


COMPOSICIÓN CENTESIMAL
Se denomina composición centesimal de un compuesto a los gramos de cada uno de los elementos componentes que hay en 100 g del compuesto

Por ejemplo, en la masa de la molécula de agua (18,0 u) hay 16,0 u de oxígeno y 2,0 u de hidrógeno; por tanto, la proporción de oxígeno en el agua es = 0,888, y en 100 g de agua hay 88,8 g de oxígeno, (el 88,8 %). La proporción de hidrógeno es = 0,111 , o bien 11,1 g en cada 100 g de agua (el 11,1 %). La composición porcentual en masa del agua es, por tanto, 88,8 % de oxígeno: y 11,1 % de hidrógeno.




  1. Hallar la composición porcentual de las siguientes sustancias químicas: amoníaco, óxido de calcio y cloruro potásico.




  1. ¿Qué cantidad de calcio hay en 1 kg de óxido de calcio?




  1. Calcular la masa en gramos de una molécula de oxígeno

EJERCICIOS DEL TEMA




  1. Completa las frases:

a) El calcio es un y se une con el cloro que es un para formar la sustancia química CaCl2 que es un compuesto .

b) El cloro que es un se une con el carbono que es un para formar la sustancia química CCl4 que es un compuesto .

c) En el cobre los electrones de la capa más externa quedan libres pasando a formar parte de

una . El enlace se llama .


  1. Representar las estructuras electrónicas de los iones O2- y Mg2+.

¿Cuáles serán las propiedades del compuesto resultante de la combinación de estos iones?


  1. ¿Cuáles de los siguientes compuestos son iónicos: ................................. (NaI), cinc (Zn), ................................(SO2), ................................. (MgCl2),.................................(KBr) y ................................(CO)?




  1. ¿Qué diferencias hay entre las redes cristalinas iónicas y las redes metálicas?




  1. El .............................. (SiCl4) es un líquido volátil incoloro. Representar el diagrama de Lewis de su molécula




  1. a) Representa la configuración electrónica del Al y del Cl .

b) ¿Cuántos electrones de valencia tienen cada uno?.

c) Teniendo en cuenta la regla del octeto, ¿qué iones tenderán a formarse en cada caso?.

d) Explica mediante un gráfico el enlace que puede haber entre átomos de Al y de Cl?


  1. Haz el diagrama de Lewis para las siguientes sustancias covalentes: F2, .............................(CCl4), ..............................(H2S), ...............................(NH3) y ............................... (CH4).




  1. Los números atómicos del O, Na, S son, respectivamente, 8, 11 y 16.

a) Escribe su configuración electrónica.

b) Indica qué tipo de enlace se dará entre: Na y Na; Na y S; S y O.


  1. Cuántos electrones de valencia tiene cada átomo en las sustancias químicas siguientes: ..............................(KF), ...............................(Li2O), ............................... (Cl2O).

b) ¿Cómo se han formado, compartiendo electrones o por atracción electrostática?

c) Según sea el caso, representa los iones que se forman o los diagramas de Lewis.


  1. ¿Cuál es el valor de la suma de los porcentajes de todos los elementos que forman un compuesto?




  1. Calcular la masa molecular de las siguientes sustancias químicas: ............................... (MgO), ozono (O3), cobre (Cu), ............................... (CO2) y ............................... (CaCl2).




  1. Calcular la masa en gramos de las moléculas de ozono y de dióxido de carbono.




  1. Hallar la composición porcentual del ............................... (CO) y del ............................... (CO2).




  1. ¿Cuántos kilogramos de sodio hay en una tonelada de ............................... (NaCl)?




  1. ¿Qué propiedades se pueden predecir para el ............................... (CsCl)?

¿Cuál es su composición porcentual?


  1. Ordenar de mayor a menor masa molecular las siguientes sustancias químicas: .............................. (H2O), .............................. (NH3), nitrógeno (N2), .............................. (CO2) y .............................. (SiO2).




  1. El ................................ (CCl4) es un disolvente orgánico. Calcular:

a) Su masa molecular.

b) La masa, expresada en gramos, de una de sus moléculas.

c) Su composición porcentual.


  1. Un compuesto es gaseoso a temperatura ambiente y no es conductor de la electricidad. ¿Qué tipo de enlace tiene?




  1. ¿Cuál será la fórmula del compuesto formado por el cloro y el aluminio? ¿Qué tipo de enlace tiene?




  1. Se dispone de una tonelada de oligisto o ..............................(Fe2O3). Si se pudiera extraer todo el hierro, ¿qué máxima cantidad de metal se podría obtener?




  1. Ordena de mayor a menor la masa molecular de las siguientes sustancias: ..............................(CO2), .............................. (Li2O) y .............................. (H2S).




  1. Calcula la masa molecular en gramos de una molécula de: ..............................(NH3); .............................(CO); y .............................(CH4).




  1. Determina el porcentaje de hierro en los siguientes minerales: .............................. FeO y.............................. Fe2S.

¿Dónde habrá más cantidad de hierro, en 500 g de FeO o en 500 g de Fe2S?






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