TRABAJO DE ENLACES QUÍMICOS

¿COMO SE FORMAN LOS COMPUESTOS QUÍMICOS EXISTENTES EN LA NATURALEZA?

Los compuestos químicos que es una sustancia formada por la unión de dos o más elementos de la tabla periódica en la naturaleza se forman por medio  de moléculas o iones con enlaces estables los cuales no obedecen a la selección humana arbitraria. En este proceso cabria resaltar lo que es un enlace químico que es el proceso el cual es responsable de las interacciones entre átomos moléculas e iones que tiene una estabilidad en los compuestos químicos diatomicos (dos átomos del mismo elemento químico) y poli atómicos (moléculas que llevan carga positiva o negativa).

En este caso tomaríamos como ejemplo el agua el cual es compuesto formado por hidrogeno y oxigeno en la razón de 2 a 1(átomos) H2O.

Tomando otro ejemplo podríamos usar el dióxido de carbono en el cual su proceso de formación se muestra un oxido no metálico el cual es un compuesto de bajos puntos de fusión que se forman al reaccionar este frente al oxigeno. Se denominan anhídridos (C + O2 = CO2). Se denomina anhídrido toda aquella sustancia que no contiene agua.

                                

1.  ¿Qué entiendes por enlace químico?

R/=

En química, un dato experimental importante es que sólo los gases nobles y los metales en estado de vapor se presentan en la naturaleza como átomos aislados, en la mayoría de los materiales que nos rodean los elementos están unidos por enlaces químicos.

Enlace significa unión, un enlace químico es la unión de dos o más átomos con un solo fin, alcanzar la estabilidad, tratar de parecerse al gas noble más cercano. Para la mayoría de los elementos se trata de completar ocho electrones en su último nivel. Esta es la conocida ley del octeto.

Las fuerzas atractivas electrostáticas  que mantienen juntos los elementos que conforman un compuesto, se explican por la interacción de los electrones que ocupan los orbitales más exteriores de ellos (electrones de valencia).

En la mayoría de los átomos, con excepción de los gases nobles (muy buena estabilidad), las fuerzas atractivas son superiores a las repulsivas y los átomos se acercan formando un enlace. Esto pasa mas fácilmente debido a que los gases nobles cumplen con la ley del octeto.

Así, podemos considerar al enlace químico como la fuerza que mantiene unidos a dos o más átomos dentro de una molécula.

                                      

-Podemos ver en la imagen un enlace H2.

2.  ¿Identifique y defina las propiedades que debe tener todo enlace químico para su formación?

R/= las propiedades generales del enlace químico para su formación son:

·       Energía de disociación de enlace:

En química, la energía de disociación de enlace, D₀, es una medida de la fuerza de enlace en un enlace químico. Se define como el cambio de entalpía estándar cuando se rompe un enlace por homólisis, con los reactivos y productos de la reacción de homólisis a 0K (cero absoluto). Así, la energía de disociación de enlace de uno de los enlaces C-H en el etano(C₂H₆) está definido por el proceso:

CH₃CH₂-H → CH₃CH₂ + H

D₀ = ΔH = 101,1 kcal/mol (423.0 kJ/mol).

·       Energía de enlace:

La energía de enlace es la energía total promedio que se desprendería por la formación de un mol de enlaces químicos, a partir de sus fragmentos constituyentes (todos en estado gaseoso).¹ Alternativamente, podría decirse también que es la energía total promedio que se necesita para romper un mol de enlaces dado (en estado gaseoso).

·       Geometría molecular:

La geometría molecular o estructura molecular se refiere a la disposición tridimensional de los átomos que constituyen una molécula. Determina muchas de las propiedades de las moléculas, como son la reactividad, polaridad, fase, color, magnetismo, actividad biológica, etc. Actualmente, el principal modelo de geometría molecular es la Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de Valencia (TRePEV), empleada internacionalmente por su gran predictibilidad.

Por definición, los átomos en las moléculas suelen estar unidos unos a otros con enlaces covalentes, que pueden ser simples, dobles o triples, donde un "enlace" es un par de electrones compartidos entre átomos vecinos. Otro método de unión entre átomos se denomina enlace iónico en el que intervienen cationes positivos y aniones negativos, sin que se formen moléculas sino redes iónicas.

·       Fuerza de enlace:

En química, la fuerza de enlace se mide entre dos átomos unidos en un enlace químico.¹ Es el grado en el que cada átomo unido al átomo central contribuye a la valencia del átomo central. La fuerza de enlace está íntimamente ligada alorden de enlace.

La fuerza de un enlace puede ser cuantificada por:

·       energía de enlace: requiere largos cálculos, incluso para los enlaces más simples.

·       energía de disociación de enlace

·       entalpía estándar de reacción

Otro criterio de fuerza de enlace es la relación cuantitativa entre las energías de enlace y el traslape de los orbitales atómicos de los enlaces de Pauling y Mulliken.

·       Longitud de enlace:

En geometría molecular, la longitud de enlace o distancia de enlace es la distancia media en el tiempo entre los núcleos de dos átomos unidos mediante un enlace químico en una molécula

La longitud de enlace se relaciona inversamente con el orden de enlace, y crece con los radios de los átomos que se enlazan. Cuanto mayor es el orden de enlace entre dos átomos determinados, menores serán las longitudes de enlaces que ellos forman.

·       Momento dipolar de enlace:

El momento dipolar de enlace o momento de enlace usa la idea del momento dipolar eléctrico para medir la polaridadde un enlace químico dentro de una molécula. El dipolo de enlace, μ, está dado por:

El dipolo de enlace está modelado como +δ — δ-, con una distancia d entre las cargas parciales +δ y -δ. Es un vector, paralelo al eje de enlace, apuntando desde la menos hasta el más, como está convenido¹ para los vectores momento dipolar eléctrico. (Algunos químicos dibujan el vector en la otra forma, apuntando del positivo al negativo, pero sólo en situaciones donde la dirección no importa.)¹ Este vector puede ser interpretado físicamente como el movimiento efectuado por los electrones cuando los dos átomos se colocan a la distancia d uno del otro, y se les permite interactuar; los electrones se moverán de sus posiciones de libre estado para estar localizados más cerca al átomo más electronegativo.

·       Momento dipolar químico:

Se define como momento dipolar químico (μ) a la medida de la intensidad de la fuerza de atracción entre dos átomos. Es la expresión de la asimetría de la carga eléctrica en un enlace químico. Está definido como el producto entre la distancia "d" que separa a las cargas (longitud del enlace) y el valor de las cargas iguales y opuestas en un enlace químico:

·       Orden de enlace:

Es el número de enlaces existentes entre un par de átomos. Por ejemplo, en el nitrógeno molecular, N≡N, el orden de enlace es 3, en el acetileno, H-C≡C-H, el orden de enlace entre los dos átomos de carbono es 3 y el orden de enlace C-H es 1. El orden de enlace da una indicación de la estabilidad del enlace. En un contexto más avanzado, el orden de enlace no necesita ser un número entero. Un buen ejemplo es los enlaces entre átomos de carbono en la molécula de benceno, donde los orbitales moleculares des localizados contienen 6 electrones pi sobre los seis átomos de carbono, constituyendo esencialmente medio enlace pi. Junto con el enlace sigma, el orden de enlace es 1,5. Más aún, pueden surgir órdenes de enlace de, por ejemplo, 1,1, en escenarios complejos, refiriéndose esencialmente a la fuerza del enlace relativa a los enlaces con orden 1.

En la Teoría de los orbitales moleculares, el orden de enlace entre dos átomos se define como la semidiferencia entre el número de electrones enlazantes y el número de electrones antienlazantes. El orden de enlace es también un índice de la fuerza de enlace y es usado extensivamente en la teoría del enlace de valencia.

3.  ¿Qué diferencia encuentras entre número de oxidación y valencia de un elemento?

R/=

El número de oxidación o estado de oxidación es la carga total asignada a un átomo dentro de un compuesto, y se calcula como la diferencia entre el número de protones y el de electrones asignados al átomo. Puesto que el número de protones de un átomo es fijo, este número nos dará la cantidad de electrones libres que tienen el átomo en la última

La valencia o número de valencia es el número de electrones que comparte un átomo en un enlace iónico o covalente. Es un concepto en desuso, más apropiado para compuestos covalentes, y que nos indica el número de enlaces o uniones iónicas que puede formar en un momento dado un átomo. Es un número que siempre es positivo. 

 En general, el número de oxidación es la valencia con el signo positivo o negativo según tome o ceda electrones en el enlace. 

La principal diferencia es:

La valencia: es un número entero, sin ningún signo y corresponde a la cantidad de electrones del último nivel energético.

El estado de oxidación: si tiene signo, puede ser positiva cuando un elemento pierde ẽ (electrones), cargando negativamente. 

Ejemplo:

Ø  El OXIGENO al formarse el PEROXIDO DE HIDROGENO presenta valencia DOS mientras que su número de oxidación es -1; su fórmula es H2O2 y puede representarse con una estructura en donde se aprecia que cada Oxígeno solo emplea un electrón para unirse al Hidrógeno quien sería el átomo diferente; aún sin embargo son dos los enlaces que forma. 

4.   ¿Cuales son los diferentes tipos de enlaces que existen defínalos y     de  ejemplos?

R/= hay dos tipos de enlaces que son los intramoleculares y los intermoleculares:

 Los intramoleculares se dividen en: 

·       Enlace Iónico:

Los enlaces iónicos ocurren generalmente entre un elemento muy electronegativo, como un no metal con otro elemento poco electronegativo como un metal.

Los no metales, debido a su elevada electronegatividad, al enlazarse iónicamente con los metales, adquieren carga eléctrica negativa.

Átomos con exceso de electrones, o sea, con carga eléctrica negativa son llamados aniones. Ya, los metales, en el enlace iónico, adquieren carga eléctrica positiva debido a la perdida de uno o más electrones.

Ejemplo:

Ø  Un ejemplo de compuesto iónico, está, ciertamente en nuestras cocinas. Se trata del cloruro de sodio, popularmente conocido como sal de mesa. Esta sal esta compuesta por dos elementos, un metal, el Sodio y un no metal, el Cloro.

Ambos elementos por medio del enlace iónico, adquieren una estabilidad energética, la cual es explicada por la regla del octeto. La regla dice que los átomos con excepción del hidrógeno, adquieren estabilidad al poseer ocho electrones en su última capa.

·       Enlace Covalente:

Si en los enlaces iónicos existía la donación de electrones, en los enlaces covalentes ocurre el compartimiento de electrones entre los átomos que establecen el enlace.

Esto ocurre entre átomos que poseen poca diferencia de electronegatividad. En este tipo de enlaces, hay dos tipos de situaciones.

La primera es cuando los átomos que constituyen el enlace son iguales. En este caso, decimos que el enlace es covalente apolar, o sea, sin polos, pues ambos átomos atraen igualmente los electrones del enlace, no existiendo polaridad.

La segunda es, cuando los átomos que constituyen el enlace son diferentes. En este caso, decimos que ella es covalente polar, o sea, ocurre la formación de polos, pues los átomos debido a la electronegatividad diferente entre ellos, atraen de forma diferente los electrones constituyentes del enlace.

Las propiedades físicas de los compuestos moleculares se deben no solo al enlace covalente entre los átomos, como también al tipo de interacción entre sus moléculas.

Ejemplo:

Ø  Un ejemplo de compuesto covalente polar es el monóxido de dihidrógeno, conocido popularmente como agua. Considerada un solvente universal, el agua corresponde al 70% en masa de nuestro cuerpo. Ella debería ser un gas, pero debido a la fuerte interacción entre sus moléculas, conocida por “enlace de hidrógeno”, en temperatura y presión ambientes, su estado físico es líquido.

·       Enlace Metálico:

Los metales de un modo general son poco electronegativos, no ejerciendo por tanto, una atracción muy fuerte sobre los electrones de la última capa. Debido a esta característica, el enlace metálico se constituye por la configuración de retículos cristalinos, perfectamente definidos, formados por cationes de carga eléctrica positiva que son neutralizados por electrones, los cuales, en este caso, estarán presos a los átomos más libres, lo que explica gran parte de las propiedades de los metales.

Ejemplo:

Ø  Un ejemplo de compuesto metálico, puede ser el oro, que es un metal noble, muy valorizado en el mercado. El es generalmente comercializado en la forma de mezcla con otros compuestos, mezcla que, en los metales tiene el nombre de aleación.

Y los intermoleculares de dividen en: 

·       Puente de hidrogeno:

Es una atracción que existe entre un átomo de hidrógeno(carga positiva) con un átomo pequeño muy electronegativo, como flúor(F), oxígeno (O) o nitrógeno (N) ( F-H, O-H, N-H ), que posee un par de electrones libres (carga negativa), de ahí el nombre de "enlace de hidrógeno", que no debe confundirse con un enlace covalente a átomos de hidrógeno). Un puente de hidrógeno es en realidad una atracción dipolo-dipolo entre moléculas que contienen esos tres tipos de uniones polares.

Ejemplo:

Ø  Por ejemplo el agua, es una de las substancias que presenta este tipo de enlaces entre sus moléculas. Una molécula de agua se forma entre un átomo de Oxigeno con seis electrones de valencia (sólo comparte dos y le quedan dos pares de electrones libres) y dos hidrógenos con un electrón de valencia cada uno (ambos le ceden su único electrón al oxígeno para que complete el octeto).

·       Fuerzas de van der waals:

 Son fuerzas de estabilización molecular; forman un enlace químico no covalente en el que participan dos tipos de fuerzas o interacciones, las fuerzas de dispersión (que son fuerzas de atracción) y las fuerzas de repulsión entre las capas electrónicas de 2 átomos contiguos.

Ejemplo:

Ø  Un ejemplo es que las moléculas de yodo se agrupen hasta tal punto que el yodo es un compuesto sólido, siendo sus homólogos, compañeros de grupo,  gaseosos. Aunque hay que decir que su sublimación es facilísima: romper fuerzas de Van der Waals no requiere mucho esfuerzo.

·       Interacciones dipolo-dipolo:

La interacción dipolo-dipolo es la observada entre un dipolo positivo de una molécula polar con el dipolo negativo de otra. En los enlaces covalentes polares, el átomo con mayor electronegatividad atrae los electrones  hacia sí, formándose un dipolo negativo en torno al mismo. En el átomo con menor electronegatividad, el dipolo formado es de carga positiva, ya que cede parcialmente sus electrones.  Las atracciones electrostáticas entre dipolos de carga contraria, de diferentes moléculas son las llamadas interacciones dipolo-dipolo.

Existen varios tipos de interacción dipolo-dipolo:

Interacción dipolo permanente. Es el que ocurre entre dos moléculas cuyos enlaces son covalentes polares, es  decir, que forman dipolos por diferencia de electronegatividad entre sus átomos.

Interacción dipolo inducido.  Se produce cuando en moléculas no polares, el dipolo es inducido, por ejemplo mediante un campo eléctrico.

Ejemplos:

Ø  Un ejemplo puede ser el de las moléculas de cloruro de bromo. Las interacciones dipolo-dipolo se representan con líneas punteadas.

·       Fuerzas hidrofobicas-hidrofilicas:

Comúnmente se dice que una sustancia es hidrofóbica cuando no es miscible con el agua. Desde el punto de vista químico, las moléculas de la sustancia hidrofóbica no son capaces de interactuar con las moléculas de agua, ni por puentes de hidrógeno ni mediante interacciones ion-dipolo.

Ejemplo:

Ø  Uno de los ejemplos mas frecuentes de sustancias hidrofóbicas son los hidrocarburos saturados. Al hidratar solutos hidrofóbicos las moléculas de agua pasan a estar unidas por enlaces de hidrógeno y sin estructura fija, formando pentágonos y  hexágonos que “encierran” en una especie de “jaula” los dominios y estructuras más apolares como el agua y el aceite.

MAPA CONCEPTUAL