atomos configuracion y enlaces quimicos

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Dr-Ing. José L. Piñeiros M 1 Química General Quito – Enero a Junio 2015

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definiciones y conceptos sobre los átomos y enlaces

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Page 1: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Dr-Ing. José L. Piñeiros M.1

Química General

Quito – Enero aJunio 2015

Page 2: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Dr-Ing. José L. Piñeiros M.2

CONTENIDO TEMATICO

1. ATOMO Y SU CONFIGURACION2. ENLACES QUIMICOS

2.1. ENLACES IONICOS2.2. ENLACES COVALENTES2.3. HIBRIDACION2.4. ENLACES METALICO2.5. FUERZAS INTERMOLECULARES

Page 3: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Dr-Ing. José L. Piñeiros M.3

1. ATOMO Y SU CONFIGURACION

Page 4: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Número atómico

GENERALIDADES DEL ATOMO

z

Page 5: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

ISÓTOPOS

Elemento Isotopo Protones Neutrones Símbolo

Oxigeno Oxígeno 16 8 8 O16

Oxígeno 17 8 9 O17

Oxígeno 18 8 10 O18

Flúor Flúor 17 9 8 F17

Flúor 18 9 9 F18

Flúor 19 9 10 F19

Page 6: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

MASA ATOMICA Y MOLECULAR La masa atómica de un átomo se calcula hallando la

masa media ponderada de la masa de todos los isótopos del mismo.

La masa molecular (M) se obtiene sumando la masas atómicas de todos los átomos que componen la molécula.

Page 7: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Electrones en niveles de energía

El número máximo de electrones en un nivel de energía es 2n2

Nivel 2n2 Número máximo de electrones

1 2(1)2 2 2 2(2)2 8 3 2(3)2 18 4 2(4)2 32

Page 8: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Nivel Max de e- subnivel Max de e-

1 2 s 2

2 8s 2p 6

3 18s 2p 6d 10

4 32

s 2p 6d 10f 14

CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA

Page 9: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Orden de llenado de las subcapas electrónicas

EJEMPLO: Sodio

Page 10: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

CONFIGURACION ELECTRONICA – ESTRUCTURA DE LEWIS

10

Page 11: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

11

Page 12: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

1. Clasificación y ubicación de los elementos2. Períodos (1 al 7) y grupos (I al VIII A y B)3. Distribución de le elementos en la tabla periódica.

Page 13: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos
Page 14: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Dr-Ing. José L. Piñeiros M.14

2. ENLACES QUIMICOS

Page 15: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

¿Por qué se forman compuestos?

Los elementos forman compuestos por que de esa forma ganan estabilidad liberan energía

Un compuesto iónico

El grafito es una forma elemental en la que se forman enlaces covalentes

Page 16: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Mediante un enlace covalente se pueden formar compuestos moleculares muy complejos.

Page 17: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

¿Qué es un enlace químico?

Esta fuerza da origen a una especie de ligamento entre los átomos u otras especies químicas, confiriendo estabilidad a los conjuntos formados.

Esta fuerza es lo que se conoce como enlace químico.

Un enlace químico resultará de la redistribución de los electrones de los átomos y partículas participantes, y ésta es la causa de que la energía total del sistema llegue a un mínimo de energía, es decir a su estado más estable.

Page 18: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Electronegatividad y enlaceLa mayor o menor diferencia entre las electronegatividades de los átomos que

forman un compuesto determinan el tipo de enlace. Generalmente:Si EN >=1,7 es iónico; EN <=1,7 es covalente

H2,1                                  

Li1,0

Be1,5                     B

2,0C2,5

N3,0

O3,5

F4,0  

Na0,9

Mg1,2                     Al

1,5Si1,8

P2,1

S2,5

Cl3,0  

K0,8

Ca1,0

Sc1,3

Ti1,5

V1,6

Cr1,6

Mn1,5

Fe1,8

Co1,8

Ni1,8

Cu1,9

Zn1,6

Ga1,6

Ge1,8

As2,0

Se2,4

Br2,8  

Rb0,8

Sr1,0                     In

1,7Sn1,8

Sb1,9

Te2,1

I2,5  

Cs0,7

Ba0,9                                

Page 19: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Electronegatividad y enlace

Page 20: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Tipos de enlace

• Interatómicos– Iónico– Covalente– Metálico

• Intermoleculares– Fuerzas de London– Interacciones dipolo-dipolo– Enlaces puente de hidrógeno

MetanoCH4(g)

AguaH2O(l)

Page 21: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Tipos de enlaces interatómicos

Page 22: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Dr-Ing. José L. Piñeiros M.22

2.1. ENLACES IONICOS

Page 23: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Dr-Ing. José L. Piñeiros M.

ENLACE IONICO

23

Metal (electropositivo) + No-metal (electronegativo)

Catión Anión Na+ Cl-

Enlace iónicoNaCl

Page 24: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

IONES MONOATOMICOS

CATIONES

Li+ ion litioCa2+ ion calcioNa+ ion sódioFe2+ hierro (II) o ferrosoFe3+ hierro (III) o férrico

ANIONES

F− ion fluoruroCl− ion cloruroBr− ion bromuroI− ion ioduroS2− ion sulfuro

Page 25: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

IONES POLIATOMICOS

25

Page 26: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

NOMBRES - FORMULAS DE COMPUESTOS IÓNICOS Y SALES

catión anión

NaNO3 Nitrato de sodio FeCl2 Cloruro de hierro (II) o cloruro ferroso K2MnO4 Manganato (VI) de potasio o manganato de potasio Na2CO3 Carbonato de sodio

Page 27: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

NUMERO DE OXIDACIONAnotar los números de oxidación mas conocidos de los elementosdel compuestos.

Multiplicar el número de oxidaciónde cada elemento por el subíndice apropiado. Escribir la ecuación.

+2 +X -8 =0 X = +8-2

X = 6 N.O = 6

Elemento Nº oxidación

Sodio +1Azufre Desconocidooxígeno -2

Na2SO4

H2O + HMnO4 + HClO2 MnO2 + HClO4 + H2O

+1 -2 +7 -2+3 +4 -2 +7 -2 -2 +1-24 4

32 43

+1 +1+1

Page 28: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Enlace Iónico

Page 29: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

¿Cómo se forma el enlace iónico?

Na

1s2 2s2 2p6 3s1

+ Cl

Ne 3s2 3p 5

EN = 0,9 EN = 3 ,0

El cloro ganaelectrones

con facilidad!El sodio p ierde electronesfácilm ente!

Na Cl

1s2 2s2 2p 6

Ne 3s2 3p6

am bos com pletan el octeto!

atracción electrostática entre cargas opuestas!

Page 30: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Teoría de Lewis• Los electrones de valencia son los que

intervienen en la formación de enlaces.

• Los electrones buscan aparearse para ganar estabilidad (regla del dueto).

• Los electrones con transferidos o compartidos hasta que el átomo obtenga la configuración de gas noble (regla del octeto).

• En la representación de Lewis, el símbolo representa al núcleo y a los electrones del kernel, y los puntos a los electrones de valencia,

Page 31: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Estructuras de Lewis de compuestos iónicos

BaO

MgCl2

Ba •• O•

•••

••

••O••

••

••Ba2+

2-

Mg ••

Cl•••

••••

Cl•••

••

••

••Cl••

••

••Mg

2+-

2

Primero se escribe el catión y luego el anión. El anión se representa entre corchetes, con los electrones que conducen al octeto y la carga correspondiente fuera de los corchetes. Los cationes poliatómicos se representan entre corchetes.

Page 32: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Los compuestos iónicos

Un ion no solo atrae un contraion sino varios otros más, de acuerdo a su tamaño y carga, por lo que cada ion

estará siempre rodeado de un número determinado de iones de signo contrario, y un compuesto iónico será

por lo tanto una estructura tridimensional, llamada RED CRISTALINA

+

RED CRISTALINA

Page 33: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Los compuestos iónicos

a

aa

a120o

c

a a

c

b

Los diversos compuestos tienen varias formas de cristalizar.

Page 34: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Propiedades de los compuestos iónicos

A temperatura ambiente, son sólidos con puntos de fusión altos, debido a la fuerzas electrostáticas de atracción entre los iones.

Altos puntos de fusión y ebullición. Muchos son solubles en solventes polares como el agua.

La mayoría es insoluble en solventes no polares como el hexano o la gasolina.

Son conductores de la electricidad en estado fundido (líquido) o en solución acuosa.

No forman moléculas sino “pares iónicos”, por lo que se prefiere hablar de unidades fórmula o fórmulas mínimas, cuando de

compuestos iónicos se trata.

Page 35: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Dr-Ing. José L. Piñeiros M.35

2.2. ENLACES COVALENTES

Page 36: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

ENLACE COVALENTE

36

No-metal (electronegativo) + No-metal (electronegativo)

En los dos elementos se tienden compartir dos o mas pares de electrones

H· · ClH - Cl

POLARLos átomos no comparten equitativamente los electrones: HCl, H2O,Cl2O

NO POLARLos átomos comparten

equitativamente los electrones: H2,O2,N2

Page 37: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Regla del octetoLos átomos se unen compartiendo electrones hasta conseguir completar la última capa con 8 e- (4 pares de e-) es decir conseguir la configuración de gas noble: s2p6 En el enlace sólo participan los electrones de valencia (los que se encuentran alojados en la última capa).

Estado basal de los átomos

Page 38: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Electronegatividad y enlaceLa mayor o menor diferencia entre las electronegatividades

de los átomos que forman un compuesto determinan el tipo de enlace. Generalmente:

Si EN >=1,9 es iónico; EN <=1,9 es covalente

H2,1                                  

Li1,0

Be1,5                     B

2,0C

2,5N

3,0O

3,5F

4,0  

Na0,9

Mg1,2                     Al

1,5Si1,8

P2,1

S2,5

Cl3,0  

K0,8

Ca1,0

Sc1,3

Ti1,5

V1,6

Cr1,6

Mn1,5

Fe1,8

Co1,8

Ni1,8

Cu1,9

Zn1,6

Ga1,6

Ge1,8

As2,0

Se2,4

Br2,8  

Rb0,8

Sr1,0                     In

1,7Sn1,8

Sb1,9

Te2,1

I2,5  

Cs0,7

Ba0,9                                

Page 39: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Porcentaje de carácter iónico del enlace

Page 40: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

El enlace covalente

Electrones 1s Par electrónico compartido

Una molécula de hidrógenoDos átomos de hidrógeno

Par enlazante

Pueden ser uno o más pares de electrones los compartidos entre los átomos que forman el enlace, originando de esta manera una nueva especie química: una molécula. Generalmente tienden a enlazarse covalentemente los átomos de elementos no metálicos, que tienen potenciales de ionización relativamente altos, y entre los cuales generalmente se obtienen diferencias de electronegatividades menores a 1,9.

Page 41: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Formación del H2

Al formarse la molécula los orbitales atómicos se traslapan (se superponen, se solapan, se

funden) formando un nuevo tipo de orbital: un orbital molecular (un enlace covalente)

Page 42: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Moléculas sencillas

O

H

H

par no com partido

par com partidoAG UA, H 2O

O HH

O H

H

Page 43: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Moléculas sencillas

HH

HNHN

H

Hpar no com partido

par com partido

HH

HN

AM ONIACO, NH 3

Page 44: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Clasificación de los enlaces covalentes

Page 45: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Tipos de enlace covalentes

• Normales:Si los electrones compartidos provienen uno de cada uno de los átomos enlazados.

• Coordinados:Si el par de electrones compartidos proviene de uno solo de los átomos enlazados.

(a) Por el origen de los electrones compartidos

Page 46: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Tipos de enlace

covalentes:Por el origen de los electrones compartidos

B r B r B r B r

B r B r

Form ación del Br2

Enlace covalente normal

Form ación del NH 4+ (ion amonio)

HH

HN H +

no tiene electrones!!su orb ital 1s está vacío !!

HH

HN H

+

HH

HN HEnlace covalente coordinado

Los enlaces covalentes normales y coordinados formados en el NH4

+ son indistinguibles entre sí!

Page 47: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Enlaces covalentes normales y coordinados

Enlace covalente normal simple

Enlace covalente coordinado simple

Orbitales semillenos Pares de e- compartidos

Orbital lleno Orbital vacante Pares de e- compartidos

Page 48: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Tipos de enlace covalentes:

Enlaces formados por átomos iguales: nubes simétricas

Enlaces covalentes no polares

Enlaces covalentes polares

Enlaces formados por átomos diferentes: nubes asimétricas por la diferencia de electronegatividad o tamaño (se origina un dipolo o separación de cargas parciales)

d+ d-

(b) Por el grado de compartición de los electrones

Page 49: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Tipos de Enlace según la diferencia de Electronegatividad

ΔEN = ENA - ENB

Si ΔEN ≥ 1,9 Si ΔEN < 1,9

Enlace Iónico Enlace Covalente

No polar o apolar Polar

Si, ΔEN = 0, 0(átomos iguales)

Si, 0 <ΔEN < 1,9(elementos diferentes)

La mayor o menor diferencia entre las electronegatividades de los átomos que forman un compuesto determinan el tipo de enlace.

Page 50: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Enlace no polar

Page 51: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Enlace polar

Page 52: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Momento Dipolar ()

HCl

d- d+

= q . rq : carga del e- = 1,602·10-19 C r : distancia entre cargas 1 Debye (D) = 3,33·10-30 C.m

Sustancia ΔEN (D) Te (oC)

HF 1,9 1,91 19,9HCl 0, 9 1,03 -85,03HBr 0,7 0,79 -66,72HI 0,4 0,38 -35,35

H-H 0,0 0,0 -253

El momento dipolar es una magnitud vectorial que mide la intensidad del dipolo

formado, es decir es una medida del polaridad del enlace.

Page 53: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Tipos de enlace covalentes:

enlaces sencillos (1 par compartido)enlaces dobles (2 pares compartidos)enlaces triples (3 pares compartidos)H H O O N N

octetos

Para cumplir la regla del octeto los átomos también pueden compartir más de un par de electrones y formar enlaces múltiples

(c) Por la Multiplicidad del enlace covalente

Page 54: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Tipos de enlace covalentes:

El enlace se forma cuando solapan los orbitales atómicos.Los dos e- se comparten en el nuevo orbital formado.Enlace Sigma, :La densidad electrónica se concentra en el eje que une los átomos. Consta de un solo lóbulo. Todos los enlaces sencillos son sigma.

(d) Por la forma de los enlaces (orbitales moleculares)

Region solapada

Page 55: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Tipos de enlace covalentes:

Enlace pi, :La densidad electrónica se encuentra por encima y por debajo del eje que

une los átomos. Consta de dos lóbulos.- Un enlace doble consiste en un enlace y un .- Un enlace triple consiste en un enlace y dos .

Para un mismo par de átomos: longitud E-E > longitud E=E > longitud E ≡ E

Enlace longitud de enlace (Å) energía de enlace (kcal/mol) C – C 1,53 88C = C 1,34 119C ≡ C 1,22 200

+

(d) Por la Forma de los enlaces (orbitales moleculares)

Page 56: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Orbitales sigma y pi

Región de traslape

Enlace

s-p

Enlace

p-p

H Cl• •• •

• ••• Cl•

• •

• ••• Cl•

• •

• •••

Enlace simple

Enlace doble

Enlace triple

Page 57: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Orbitales sigma

Orbitales unidos

Page 58: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Orbitales pi

Page 59: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Enlaces múltiples

N N•• •

Nitrógeno, N2

Page 60: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Estructuras de Lewis en compuestos covalentes

Son una representación gráfica para comprender donde están los electrones en un átomo o molécula, colocando los electrones de valencia como puntos alrededor de los símbolos de los elementos.

La idea de enlace covalente fue sugerida en 1916 por G. N. Lewis:

Los átomos pueden adquirir estructura de gas noble compartiendo electrones para formar un enlace de

pares de electrones.G. N. Lewis

Page 61: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Reglas

Se considerará como átomo central de la molécula:. El que esté presente unitariamente . De haber más de un átomo unitario, será al que le falten más electrones.. De haber igualdad en el número de e-, será el menos electronegativo.

Page 62: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Ejemplos de Estructuras de Lewis

Page 63: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Adicionalmente...

Reglas para hallar el número de enlaces1- Se suman los e- de valencia de los átomos presentes en la fórmula molecular propuesta. Para un anión poli atómico se le añade un e- más por cada carga negativa y para un catión se restan tantos electrones como

cargas positivas. A este valor se le denomina a2- Se determina el número total de electrones necesarios para que todos los átomos de la especie puedan adquirir la configuración de gas noble, multiplicando el número de átomos diferentes del hidrógeno por 8 y el

número de átomos de hidrógeno por 2. A esta cantidad se le denomina b.

Número de enlaces = b - a

2

Page 64: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

EjemplosEjemplo 2: SiO4

-4

Si: 4e- valO: 6e-x 4 = 24 e- val+ 4 cargas neg.

a =32

2)

1)

3) e- de val libres= 32- 8= 24

4)

Si

O

O

OO

4-

Si

O

O

OO

4-

b = 8x5= 40#enlaces= (40 -32)/ 2 = 4

2)

Ejemplo 1: H2COC: 4e-H: 1e- x 2= 2e-O: 6e-

a =121)

H

H

C O

3) e- de v. libres: 12-6= 6

H

H

C O4)H

H

C O

b = 8x2 + 2x1 = 18#enlaces= (18 -12) / 2 = 3

Page 65: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Propiedades de los compuestos covalentes

Son gases, líquidos o sólidos con bajos puntos de fusión.Algunos sólidos covalentes presentan altos puntos de fusión

y ebullición. Muchos no se disuelven en líquidos polares como el agua.Mayormente se disuelven en líquidos no polares como el

hexano o la gasolina.En estado líquido o fundido, no conducen la corriente

eléctrica.Cuando forman soluciones acuosas, éstas son malas

conductoras de la electricidad.

Page 66: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Comparación de propiedadesCompuestos iónicos y covalentes

Page 67: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

ResonanciaEn ciertas ocasiones la estructura de Lewis no describe correctamente las propiedades de la molécula que representa.

Ejemplo: Experimentalmente el ozono tiene dos enlaces idénticos mientras que en la estructura de Lewis aparecen uno doble (+ corto) y uno sencillo (+ largo).

OO

O

Page 68: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

ResonanciaExplicación: Suponer que los enlaces son promedios de dos posibles situaciones

OO

OO

OO

- No son diferentes tipos de moléculas, solo hay una molécula: la real, que no es una ni la otra.- Las estructuras son equivalentes.- Sólo difieren en la distribución de los electrones, no de los átomos.

A estas estructuras se les llama formas resonantes

Page 69: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Excepciones a la regla del octeto• No todas las especies químicas cumplen la regla del

octeto.• Hay tres clases de excepciones a la regla del octeto

a) Moléculas con # de e- impar.

N O Otros ejemplos: ClO2, NO2

b) Moléculas en las cuales un átomo tiene menos de un octeto.

BF3 (3+7x3= 24 e- de valencia).BF

FFEjemplos: Compuestos de Be, B, Al.

Page 70: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Excepciones a la regla del octetoc) Moléculas en las cuales un átomo tiene

más de un octeto.La clase más amplia de moléculas que violan la regla consiste en especies en las que el átomo central está rodeado por mas de 4 pares de e-, tienen octetos expandidos.

PCl5

# de e- de val 5+7x5= 40 e-

P

Cl

Cl

ClCl

Cl

Otros ejemplos: ClF3, SF4, XeF2

Todos estos átomos tienen orbitales d disponibles para el enlace (3d, 4d, 5d), donde se alojan los pares de e- extras.

Page 71: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Problemas de aplicación1. En un enlace covalente:•Los átomos formando el enlace están en la forma de iones.•Hay transferencia total de electrones de un átomo a otro.•Los electrones son compartidos en forma relativamente igual por los dos átomos.•El pasaje de la corriente eléctrica es muy fácil•Es la gran diferencia en electronegatividad lo que mantiene el enlace.

Page 72: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

2. Qué compuesto de los que se indican a continuación, tendrán todos sus enlaces esencialmente covalentes?

a) NaOH b) ZnCl2 c) CH3CO2Na d) CaCO3

e) CH3CH2OH

Page 73: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

3. De los siguientes compuestos diga cuantos enlaces iónicos y cuantos enlaces covalentes tiene.

Enlaces iónico Enlaces covalente•Na2O2

•H2O2

•CO2

•N2O3

•Cl2O5

•Mn2O3

•H2S•N2O3

Page 74: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

En la siguiente estructura determine usted cuantos enlaces iónicos hay y cuantos enlaces covalentes hay en la estructura siguiente:

Page 75: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

CONCLUSIONES Y/O ACTIVIDADES DE INVESTIGACIÓN SUGERIDAS

Investigar lo siguiente:1. Los enlaces en su importancia en la existencia

de la vida, fundamente con ejemplos.2. En que tipo de materiales se identifican los

enlaces iónicos.3. Construya una tabla en donde describa las

principales propiedades de los compuestos iónicos, y sus aplicaciones.

Page 76: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Dr-Ing. José L. Piñeiros M.76

2.3. HIBRIDACION

Page 77: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Hibridación• Por ejemplo, el carbono, con sus 4 e- de valencia y su notación de

Lewis, es decir solo 2 electrones desapareados, no explicaría la formación de 4 enlaces simples iguales en el metano, CH4.

• La hibridación es la suma de orbitales para dar un nuevo conjunto de orbitales, en igual número, y de igual energía

Para explicar esta posibilidad es necesario recurrir a una nueva teoría: la hibridación de orbitales.

C••

••

Page 78: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

La formación del metano, CH4

Page 79: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Hibridación sp3

CH4

Hibridación

Page 80: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Híbridos sp3

Page 81: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

El metano, CH4

Page 82: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Hibridación sp2

Hibridación

Page 83: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Híbridos sp2

Page 84: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Hibridación sp

Hibridación

Page 85: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Híbridos sp

Page 86: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Enlaces múltiplesEl Etileno tiene un doble enlace en su estructura de Lewis.

C = CH

H

H

HMolécula plana

Page 87: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

El eteno o etileno, C2H4

Page 88: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Enlaces múltiples

• El Acetileno, C2H2, tiene un triple enlace.• La molécula es lineal, H – C C – H

Page 89: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

El etino o acetileno, C2H2

Page 90: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Geometría molecularEs importante saber predecir la geometría o forma molecular, puesto que de ella derivaremos muchas propiedades.a) Se dibuja la estructura de Lewis.b) Se cuenta el número de pares de e- de enlace y los no enlazantes alrededor del átomo central y de acuerdo a ello se atribuye un tipo de hibridaciónc)La geometría molecular final vendrá determinada en función de los átomos o grupos atómicos unidos al átomo central.

Estructura de Lewis

Requiere sp3Geometría de los

pares de e- (tetraedral)

Geometría molecular (pirámide trigonal)

Page 91: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Geometría molecular

# de pares de e- del átomo central

Geometría de los pares de

e-

# de pares de e-

enlazantes

# de pares de e- no

enlazantes

Geometría molecular Ejemplos

lineal

Trigonal plano

Angular

Page 92: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Geometría molecular# de pares de e- del átomo central

Geometría de los pares de

e-

# de pares de e-

enlazantes

# de pares de e- no

enlazantes

Geometría molecular Ejemplos

Angular

Piramidal-Trigonal

TetraedralTetraedral

Page 93: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Hibridación y Geometría molecular: Resumen

HibridaciónNúmero de

enlaces sigma

Númerode pares solitarios

Total GeometríaAngulo

de enlace (aprox)

Ejemplo

sp 2 0 2 Lineal 180 BeH2

sp223

10

33

AngularPlanaTrigonal 120

SO2

SO3

sp3

23

4

21

0

44

4

AngularPiramidal-

trigonalTetraédrica

109,5 ªH2ONH3

CH4

Page 94: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Polaridad molecularLas propiedades de las sustancias dependen en gran medida de su polaridad, es decir la distribución de la densidad electrónica.Para determinar si una molécula es polar, necesitamos conocer dos cosas:

1- La polaridad de los enlaces de la molécula.2- La geometría molecular

CO2

Cada dipolo C-O se anula porque la molécula es lineal

Los dipolos H-O no se anulan porque la molécula no es lineal, sino angular.

H2O

Page 95: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Polaridad molecular

Si los pares de e- de enlace están distribuidos simétricamente alrededor del átomo central, la molécula es

no polar.

Si hay pares no enlazantes la molécula es polar.

Polar

Page 96: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Moléculas polares

Page 97: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Dr-Ing. José L. Piñeiros M.97

2.4. ENLACES METALICO

Page 98: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

ENLACE METALICO

98

Metal (electropositivo) + Metal (electropositivo)

Todos los átomos tienden a ceder electrones

Na· Na· Na· Na·

Enlace metálico(núcleo positivo)

Na+Na+

Na+Na+

Page 99: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Enlace Metálico La “Teoría del Mar de Electrones”: afirma que siendo los electrones de valencia de un metal muy débilmente atraídos por el núcleo, estos electrones se desprenderían del átomo, creando una estructura basada en cationes metálicos inmersos en una gran cantidad de electrones libres (un mar de electrones) que tienen la posibilidad de moverse libremente por toda la estructura del sólido.

Metal Punto de fusión (°C)

Na 97,8

Fe 1536

W 3407

Page 100: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Enlace metálico (Mg)

Page 101: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Propiedades que genera el enlace metálico

• Los metales son buenos conductores del calor y la electricidad.

• Sin dúctiles, maleables, tenaces• Son relativamente blandos (se rayan

fácilmente)• Poseen alta densidad• Poseen color y brillo característico• Algunas de las propiedades señaladas

se explican por la facilidad con la que se realizan desplazamiento de partes del cristal a lo largo de los planos estructurales.

+ + + + +

+ + + + +

Page 102: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Dr-Ing. José L. Piñeiros M.102

2.5. FUERZAS INTERMOLECULARES

Page 103: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Fuerzas intermoleculares

Fuerzas de Van der WaalsFuerzas de London Fuerzas dipolo-dipoloEnlaces por puentes de hidrógeno

Son fuerzas más débiles que los enlaces covalentes que mantienen unidas a las moléculas en el estado condensado (líquido o sólido)

Page 104: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Fuerzas de dispersión de London Se originan por la atracción entre dipolos instantáneos e inducidos

formados entre las moléculas (polares o no polares) Dipolos instantáneos: El movimiento de los electrones en el orbital

origina la formación de dipolos no permanentes. Dipolos inducidos: Los electrones se mueven produciendo un dipolo

en la molécula debido a una fuerza exterior (otros dipolos).

Estas fuerzas están presentes en todo tipo de sustancia y su intensidad depende de la masa molar. Son las únicas fuerzas intermoleculares presentes en moléculas no polares

Page 105: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Fuerzas de dispersión de London

Moléculas no polares

En una de ellas se forma un dipolo

instantáneo

El dipolo instantáneo induce

a la formación de un dipolo en la

molécula vecina

Page 106: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Fuerzas de London

Page 107: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Grafito

Page 108: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Fuerzas dipolo-dipoloInteracción entre el dipolo en una molécula y el dipolo en la molécula adyacente. Las fuerzas dipolo-dipolo se presentan entre moléculas polares neutras, y su intensidad depende de la polaridad molecular.

Page 109: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Enlaces Puente de Hidrógeno (EPH)Es un caso especial de las fuerzas dipolo-dipolo. Son fuerzas

intermoleculares muy fuertes. El enlace de hidrógeno requiere que un H este unido (enlazado) a un

elemento altamente electronegativo. Estas fuerzas de enlace de hidrógeno se hacen más importantes entre compuestos con F, O y N,

unido a H

Page 110: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

EPH en el agua

Page 111: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

Efecto de los EPH en la propiedades físicasPunto de ebullición

normal (K)

Masa molecular Al aumentar el valor de las fuerzas debidas a los enlaces por

puentes de hidrógeno, aumenta el punto de ebullición.

Page 112: Atomos Configuracion y Enlaces Quimicos

CONCLUSIONES Y/O ACTIVIDADES DE INVESTIGACIÓN SUGERIDAS

Investigar lo siguiente:

1.Los enlaces covalentes en que tipo de sustancias orgánicas se encuentran presentes que usen lo ingenieros electrónicos y cual es su aplicación .

2. Dentro de la gama de materiales compuestos que son muy usados actualmente que tipo de enlace se encuentra presente y porque.