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Colegio El Valle Sanchinarro

Dpto. Ciencias Asignatura: F y Q. 3º ESO

Ficha de ejerciciosSobre el enlace químico

Revisado:11/05/2023 Páginas: 1/15

COMENTARIOS AL TIPO DE RESPUESTA DADAS EN ESTE ARCHIVOEn este tipo de ejercicios teóricos, para cuyas respuestas necesitamos reflexionar sobre los

contenidos, no aprenderlos de memoria, damos respuestas extensas en este archivo en muchos casos. Estas respuestas tan largas se deben a que quieren ser además, explicación. En el examen, los alumnos no deben escribir dichas respuestas, sino la idea esencial que se plantea, sin darle vueltas y sin repetir, como con frecuencia. El profesor intuirá con una o pocas más frases, si los alumnos han entendido lo que se pregunta. No se deben enrollar, pero tampoco quedarse cortos, y saber cuando hacen una cosa u otra es cuestión de estar muy atentos en clase, preguntar todas las dudas, llegar a casa cada día y estudiar escribiendo las respuestas y volver a la clase siguiente con las dudas que hayan surgido.

COMENTARIOS AL MODO EN QUE SE DEBERÍAN RESPONDER ESTAS PREGUNTAS EN EXAMENOtra cuestión importante es procurar comenzar a responder con una introducción a la

respuesta, que consistirá en una frase general sobre la misma, para a continuación desarrollar la pregunta. Esto será especialmente importante en las preguntas largas, de más de 4 o 5 renglones, pues en las cortas no tiene sentido.

Para poder responder una pregunta teórica larga es fundamental estructurar inicialmente la respuesta en una hoja en sucio. De este será más sencillo redactar bien, no repetir y no enrollarse.

Ejercicios teóricos sobre el enlace químico

Si la naturaleza es más estable cuando se encuentra neutra que en el caso de hallarse cargada, ¿cómo justificamos que los átomos se muestren como iones en algunas situaciones?

Porque el resultado de la combinación de los átomos de los elementos que se combinen en forma de iones es más estable que los átomos neutros y sin combinar, es decir, por separado, como inicialmente se encontraban.

No olvidemos que la naturaleza lleva a cabo sus procesos de manera espontánea, y que los átomos y los iones forman parte de nuestras teorías abstractas para entender la complejidad de la naturaleza. La naturaleza no entiende de iones ni de átomos, estas son ideas que la ciencia propone y que han permanecido porque justifican y explican los fenómenos naturales.

¿Por qué sabemos que en la naturaleza algunos elementos son más estables que otros? Porque no se combinan o reaccionan con los demás, permanecen como átomos individuales. Qué ocurriría si de repente todos los átomos de la Tierra se transformaran en gases nobles.Ningún átomo de ningún elemento necesitaría mantenerse unido a otro, de manera que todos los enlaces se romperían y tanto los seres vivos como los minerales se convertirían en gases, y toda la Tierra quedaría como una enorme nube de gases nobles.

Desarrolla los diagramas de Lewis para moléculas con enlace simple, doble y triple. Desarrolla los diagramas para el agua, el amoniaco NH3, el metano CH4 y el dióxido

de carbono, CO2.

¿Puede ser polar cualquier tipo de enlace? Justifica la respuesta





No, es un concepto que únicamente se aplica cuando los electrones de enlace están más cerca de un átomo que del otro. al enlace covalente y además cuando los átomos enlazados sean diferentes, pues solo tiene sentido que un enlace sea polar cuando los electrones compartidos no estén distribuidos de de forma homogénea en la zona de enlace, es decir, que estén más cerca de un elemento que del otro. En el enlace iónico y el metálico se forman iones, es decir, los electrones de enlace están en uno o en el otro, no hay posibilidad de que estén a medio camino.

Échale imaginación, e interpreta desde el punto de vista químico la existencia de un planeta donde todos los elementos que conocemos en la Tierra, se presentasen como átomos gaseosos. Significaría que todos serían tan estables como los gases nobles, es decir, las configuraciones electrónicas de todos acabarían en niveles energéticos cerrados o llenos de electrones, por lo que no tendrían necesidad de reaccionar con otros elementos. Y por tanto todos serían gases en las condiciones actuales de la Tierra.

Se habla de uniones entre átomos y uniones entre moléculas. Explica estas dos uniones comparándolas y con ejemplos.

Qué electrones se combinan cuando tienen lugar los enlaces químicos entre elementos.

Los electrones de las últimas capas de los elementos que se combinan o reaccionan.

¿Qué consecuencias tiene en la naturaleza que los elementos tiendan a completar sus niveles energéticos? La formación de todo tipo de sustancias.

Qué condición se debe dar para que se produzca la reacción entre dos sustanciasEn unas mismas condiciones de T, p y distribución de las sustancias, las sustancias finales

deben ser más estables que las iniciales. Aclaramos que las sustancias pueden ser elementos o sustancias

A qué se deben las formas que toman las redes cristalinas, ya sean iónicas, metálicas o covalentes

Depende de la composición y estructura de los átomos de los elementos que se combinan. Dependiendo de cómo se acomodan los átomos de los elementos que se combinan obtendremos formas muy diversas, y realmente son vistosas, preciosas.

Cada red tiene lo que se llama una unidad (de composición) de red o unidad de red en cuanto a composición, que se repite hasta que el cristal acaba. Por ejemplo la unidad de composición de red de la red iónica del cloruro sódico es NaCl, la unidad de composición de red del diamante y del grafito es el átomo de carbono, la unidad de composición de la red del sodio metálico es el átomo de sodio, Na, la unidad de red de composición del boro rojo, del boro amorfo o del boro cristalino es el átomo de boro.

Sin embargo suele ser mucho más importante definir la unidad estructural de red, es decir, la estructura básica en la que se disponen los átomos de la red y que se repite constantemente. Siguiendo con los ejemplos anteriores, la unidad estructural de la red cristalina del cloruro sódico es un cubo en cuyos vértices se alternan los átomos de sodio y cloro





La unidad estructural del diamante es un tetraedro en cuyos vértices tenemos átomos de carbono, sin embargo la unidad estructural del grafito es un hexágono en cuyos vértices se disponen los átomos de carbono.

La unidad estructural del boro es un icosaedro

El óxido de rubidio se dispone según un octaedro en cuyos vértices se colocan los átomos de rubidio y en el centro del octaedro un átomo de oxígeno, y además, dos de estos rubidios forman parte de otro octaedro de manera que en conjunto la unidad estructural son dos octaedros con dos átomos de rubidio en común. Se puede ver en la figura 4.5 del libro de química inorgánica Greenwood.

El hidróxido de litio se dispone en una estructura de capas en forma de cuadros donde alternan los iones Li+ y los grupos OH-. Sin embargo, cuando se encuentra hidratado según la fórmula LiOH·H2O se dispone como dos cadenas que se unen entre sí. Ver figura 4.6 del mismo libro.La tendencia que muestran los cristales para aumentar de tamaño, ¿es prerrogativa de algún tipo de red cristalina o siempre ocurre?

Ocurre en todo tipo de redes, es decir, para todo tipo de enlace, pues la razón del aumento de tamaño es la mayor estabilidad debida a la mayor compensación de cargas, ya sean iónicas, como en el caso de las redes iónicas y las metálicas o residuales, como en el caso de las redes covalentes donde el enlace covalente se da entre elementos diferentes, como la sílice.

Cabe preguntarse por el caso de las redes covalentes puras, como carbono, grafito, boro. En estos casos, es quizá más intuitivo aunque parezca lo contrario al no haber cargas, pues se trataría de saturar los enlaces posibles del elemento. Pensemos que un carbono necesita cuatro átomos de carbono para saturar su valencia, pero cuando llegan esos cuatro carbono necesitamos otros tantos para saturar la capacidad de enlace de estos nuevos carbonos, y así siempre serán bienvenidos nuevos carbonos a la red.Explica a qué se deben los enlaces entre átomos y a qué se deben los enlaces entre moléculas.Los enlaces entre átomos pueden ser iónicos, covalentes y metálicos. Se deben a la inestabilidad de los átomos, que para estabilizarse combinan sus capas de electrones de valencia hasta alcanzar estructuras lo más parecidas posibles a los gases nobles, que son elementos estables por sí mismos.Las moléculas son agregados covalentes, y cuando están formadas por átomos diferentes, la distribución de los electrones de enlace no es homogénea en la zona del enlace entre átomos, de forma que se crean zonas con carga diferente a las que llamamos polos. Las moléculas acercarán su polo positivo al negativo de otra molécula, dando lugar a enlaces moleculares. Cuanto más polar sea el enlace más fuerza mostrará el enlace entre las moléculas Para los siguientes pares de elementos, indica si se combinarían o no, con qué tipo de enlace, y qué tipo de sustancia formarían. Justifica todo ello con la teoría de enlace. (He y O), (Cu y Au), (K y Cl).

Helio y oxígeno no reaccionarían porque el gas noble es muy estable, muy inerte, y ni aún en condiciones de altas presiones y temperaturas se han conseguido, los únicos compuestos con gases nobles hasta la fecha han sido fluoruros y óxido fluoruros de xenón.

Cubre y oro se combinarían al fundirse en una aleación formando una red cristalina metálica, pero esto sería una disolución o una mezcla y no una reacción.

La única pareja de elementos que reaccionaría sería la formada por el potasio metal y el no metal cloro. El potasio cedería y el cloro aceptaría el electrón, de modo que se formaría un enlace iónico entre ellos, dando lugar a la sal binaria KCl, el cloruro de potasio.

Por qué el agua disuelve con facilidad las sustancias iónicas





Porque es una sustancia polar, es decir, tiene una parte negativa y una positiva, y esto le permite acercarse a sustancias que tienen las cargas distribuidas en zonas con más carga negativa y zonas con más carga positiva, ya sea en forma de iones o en forma de cargas residuales en enlace covalente polar.

Teniendo en cuenta que el agua es líquida en condiciones normales, y por tanto posee mucha facilidad de movimiento, este acercamiento sería constante. Si las uniones que establecen todos las moléculas de agua que rodean a los iones son más fuertes que las que mantienen unido el ión a la red, la sustancia se disuelve, de lo contrario no. Con estos razonamientos se entiende que el agua disuelva con más facilidad a las sustancias iónicas que a las covalentes polares.

¿Qué ha de ocurrir para que un átomo neutro pase a ser un ión? Que reciba suficiente energía del medio para tomar o ceder un electrón y además que la

estructura a que da lugar sea lo suficientemente estable como para que tal átomo permanezca como ión, es decir, que entre a formar parte de una red iónica o metálica.

Tanto el carácter metálico como la afinidad electrónica están relacionados con tendencias de los átomos de los elementos químicos en cuanto a la distribución de los electrones. Explica ambas ideas, carácter metálico y afinidad electrónica comparándolas

Estos dos conceptos se diferencian por dos razones. La primera porque el carácter metálico es un modo de llamar a la tendencia a ceder electrones que muestran los átomos, precisamente lo contrario que la electronegatividad, que es una forma de denominar a la tendencia que tienen los átomos a atraer los electrones hacia sí.

Pero la diferencia esencial es que el carácter metálico es un concepto que se define para los electrones de cada átomo en general, y la afinidad electrónica es una idea definida para los electrones de enlace, es decir, en el contexto de dos átomos que se encuentran unidos.

Es cierto que para definir el carácter metálico también hay que considerar el comportamiento de los átomos comparándolo con otros, pero en este caso nos fijamos en la capa de valencia de un único átomo y la comparamos con la de los gases nobles, y sin embargo, para entender la afinidad electrónica, hemos de considerar dos átomos unidos.

Define afinidad electrónica y potencial de ionizaciónAfinidad electrónica: Su símbolo es la A. Energía que un átomo necesita para aceptar un electrón, con lo cual pasar a ser un anión.Potencial de ionización: Su símbolo es la I. Energía que necesita un átomo para ceder un electrón, de modo que se transformaría en un catión. Existe primer I, segundo, tercer, etc.

Utiliza colores para diferenciar los tipos de elementos químicos según el criterio de metal.

¿En qué se diferencian y en qué se parecen los elementos de un mismo grupo?Se parecen en el tipo de orbitales en que acaban sus configuración electrónica, lo cual les

confiere características macroscópicas bastantes parecidas.Se diferencian en su tamaño, pues al bajar en el grupo aumenta su número atómico, es decir,

la cantidad de protones, neutrones y electrones. Esto afecta a su facilidad para convertirse en iones, bien por cesión, bien por toma de electrones, pues los electrones de la capa de valencia estarán más lejos del núcleo y separados por más capas de electrones.

Existe un tipo de enlace químico para el que necesariamente los elementos que se unen deben ser diferentes.





La naturaleza muestra, mires por donde mires, que los elementos se encuentran combinados o enlazados a otros, y en pocos casos permanecen como elementos puros. Cómo justificas teóricamente la existencia de los enlaces químicos

Qué criterio se sigue para ordenar los elementos en la tabla periódicaQué necesita un átomo para tomar, ceder o compartir electrones

En primer lugar que existan otros átomos dispuestos a compensar sus necesidades de electrones, es decir si tiende a ceder, necesita otros que los capten y viceversa.

Por otra parte, cuando se cumple la condición anterior, el medio debe proporcionarle la suficiente energía como para alcanzar el potencial de ionización cuando se trate de un elemento que ceda o bien para alcanzar la afinidad electrónica cuando nos encontremos un elemento que capte.

Para entender la idea anterior de que el medio debe proporcionarle la suficiente energía, podemos pensar en la necesidad de una chispa o una pequeña llama para encender un fuego

Por qué los átomos necesitan una energía inicial para compartir, ceder, tomar o liberar electronesPorque el estado más estable de un elemento es la neutralidad y tanto los iones (en enlace iónico y metálico) como las situaciones en las que deben alejar o acercar electrones (en el enlace covalente) constituyen estados más inestables, es decir, más energéticos que el de neutralidad, con lo cual, si no se aporta energía(o la toman del medio... “cuántica”), quedarán neutros.

Los electrones no dejan de pertenecer al átomo neutro que dará lugar al ión. Por tanto, para alejarlo acercarlo (más o menos, dependiendo del tipo de enlace), es lógico pensar que siempre se necesitará energía. Si se aleja un e del átomo neutro inicial estaremos ante la formación de un catión o una carga residual positiva, y la E necesaria sería el potencial iónico para formar el catión, y una cierta energía para la carga residual positiva. Si se acerca el electrón, estaríamos frente a la formación de un anión o una carga residual negativa, y sería el caso necesitar la energía llamada afinidad electrónica o una cierta cantidad de energía.

Justifica en pocas palabras por qué las redes cristalinas metálicas e iónicas tienden a crecerEn primer lugar ambas poseen iones. Sabemos que un ión se estabiliza más cuantos más contraiones lo rodeen, aunque nunca deja de ser ión, de no ser neutro, por lo que por muchos contraiones que lo rodeasen siempre le quedaría algo de carga no compensada, por tanto algo de inestabilidad. Considerar que ión y contraión se mantienen unidos en una dirección ayuda a entender esa inevitable inestabilidad que siempre permanecerá, pues la zona donde no hay contraión no está tan compensada como la zona de unión. También se entiende que los iones poseen un tamaño, por tanto no es posible compensar todas las direcciones de la nube aproximadamente esférica de un ión. Con la idea anterior clara, resulta más sencillo deducir que los iones externos no se encuentran tan estables como los internos, pues no tienen las cargas tan compensadas. Un ión nunca dejaría de serlo, y conservaría una cierta inestabilidad por no ser neutro. Por ello, la llegada de otro contraión a la red siempre incrementa la estabilidad de dicha red. Cuando se completa una “capa” (en las tres dimensiones) de iones, vendrán los contraiones, y así sucesivamente. En red metálica será la llegada de más átomos del elemento con los electrones dispuestos para ser liberados.

Explica con razonamientos claros y precisos porqué en las redes cada ión aparece rodeado por un cierto número de contraiones fijo que se repite en las tres dimensiones del espacio





Sabemos que un ión se estabiliza más cuantos más contraiones lo rodeen, y además esta estabilización está dirigida, es decir, los iones no se estabilizan en toda su estructura, sino fundamentalmente en la dirección de enlace. Pero el espacio a su alrededor es limitado, de modo que no se pueden unir infinitos contraiones, y por otra parte, los contraiones, al llevar el mismo signo, se repelen, con lo cual el número de contraiones será aquel para el que la estabilidad sea máxima, es decir, la mayor cantidad posible pero con las mínimas repulsiones entre ellos. El resultado será y determinará la forma de la red.

Justifica la polaridad del aguaEl agua está formada por O y H, y ambos elementos son no metales, por tanto se unen

mediante enlace covalente. El enlace covalente se caracteriza porque los elementos que intervienen comparten electrones. Estos electrones de enlace se encuentran distribuidos uniformemente en la zona del enlace cuando los átomos que comparten son iguales, cosa que no ocurre en el agua. Debido a la composición del oxígeno, su estructura de protones, neutrones y electrones resulta menos estable que la del hidrógeno, en cuanto a la compensación de cargas, con lo cual tiende a acercarse más los electrones de enlace. Esto provoca una distribución irregular y provoca la aparición de dos zonas con cargas diferentes. La zona cercana al oxígeno tiene más carga negativa, y la cercana al hidrógeno más carga positiva. Cuando dos zonas muestran una misma propiedad pero con valores contrarios las llamamos polos. En este caso la propiedad es la carga, positiva y negativa. También hablamos de polos opuestos en geografía o en carácter, etc. Y de polos dimana el concepto de polaridad del enlace y por tanto polaridad de la sustancia.Define estado de una sustancia

El estado de una sustancia es el conjunto de valores de las variables de estado, es decir, la presión, la temperatura, la composición y la distribución de las sustancias.

Dentro del estado se encuentra el propio estado de agregación, que nos podría llevar a equívoco.

Indica cómo influye el estado de una sustancia para que dicha sustancia se combine o no con otros elementos

Dependiendo de estos valores, dicha sustancia puede quedar tal cual, es decir, estable o bien reaccionar.

Por ejemplo, el ozono es estable en la ozonosfera, en esas condiciones de presión, temperatura y composición, sin embargo en las condiciones terrestres no es estable. En la tierra es estable la molécula de oxígeno.

Por tanto, dejando a un lado la configuración (distribución de los electrones en el átomo) electrónica, que determina o provoca que unos elementos sean más reactivos que otros (tomando como referencia los gases nobles), en algunos estados, o condiciones, un elemento reaccionará y en otras no. También podemos decir que un elemento necesita unos requisitos, unas condiciones o cierto estado (las tres expresiones son equivalentes en este contexto) para reaccionar.¿Se atrevería a predecir si un elemento se combina o no con otros y qué sustancias formaría? En qué se basaría .Ponga algún ej.Sí, basándome en sus configuraciones electrónicas y sabiendo que todos los elementos tienden a completar los orbitales s y p de sus niveles energéticos (regla del octete), pues así se encuentran más estables, que es precisamente lo que comprobamos en los gases nobles.

Sobre la simbología atómica. Justificad todas las respuestas.





¿Por qué cada elemento posee su símbolo? Para diferenciarse del resto de elementos, para escribirlo e identificarlo con rapidez sin necesidad de escribir su nombre completo y para trabajar con comodidad en las reacciones químicas y en su formulación.

¿Qué partículas se emplean para diferenciar átomos de un mismo elemento? Los neutrones, porque sabemos que existen átomos del mismo elemento y sin embargo son diferentes, poseen, entre otras cosas propiedades, masas distintas, y si tienen la misma cantidad de H+ solo se puede deber a los neutrones.

¿Por qué a algunos elementos se les asigna dos letras en su símbolo? Porque hay otro que comienza con la misma letra.

¿Qué partículas se emplean para diferenciar átomos de elementos diferentes? Los protones, porque permanecen fijos para cada elemento, es muy difícil cambiarlos, se necesita mucha E.

¿Cuántos valores aparecen en la tabla periódica, en cada cuadro de cada elemento, asignados a la masa del mismo. Justifícalo y explica cómo se calcula con claridad y brevedad.

Uno únicamente, pero representativo de la masa del elemento en cuestión. Si cada elemento puede mostrarse en la naturaleza como varios isótopos (mismo Z y distinto A), y solo podemos dar un valor, tendrá que representar a todos esos isótopos. Hacer la media aritmética sería una solución, pero con ello solo conseguiríamos representar a todos los elementos, y no una cuestión muy importante: su abundancia. Las matemáticas nos proporcionan otro concepto estadístico, la media ponderada, donde cada valor sumado, va multiplicado por un valor relacionado con la cuestión o propiedad que queremos considerar en cada valor inicial, y dividiendo el resultado no entre la cantidad de valores, sino entre la suma de todos los valores que hemos usado para multiplicar. En el caso que nos ocupa, calcularemos la masa media ponderada. Este valor será el resultado de sumar la serie de productos de la masa de cada isótopo por su abundancia y dividirlo entre 100. Por añadir un detalle final, diremos que las masas ponderadas se llaman en general masas relativas, y que siempre tienen decimales, a diferencia de las masas de los isótopos, que por ser el producto de una unidad de masa entera por la cantidad de unidades, siempre es entero.

A qué se debe la electronegatividad. O ¿por qué existen diferencias entre los diversos elementos químicos?

Teniendo en cuenta que se define como la tendencia de cada elemento a atraer hacia sí , se trata de una idea o un concepto enmarcado, o que tiene sentido en el contexto del enlace covalente. Po otro lado, y razonando a partir de su definición, la electronegatividad dependerá de la cantidad de capas de electrones que posea el elemento. Dicha cantidad de capas electrónicas tendrá dos consecuencias en cuanto a los electrones de enlace: cuanto menos capas más atraerá a los electrones de enlace y cuantas menos capas menos repulsiones se mostrarán con respecto a los electrones de enlace. Esto se entiende con relativa facilidad comparando los elementos de un mismo grupo, y en el que más claro se ve es en los halógenos. Todos, tomando como referencia la regla del octete (las c.e. de los gases nobles) tendrían la misma tendencia a atraer los electrones de enlace, sin embargo, al aumentar la cantidad de capas con el Z, es decir, al bajar en el grupo, los electrones de enlace están más lejanos y sometidos a más repulsiones, con lo cual son menos electronegativos.

Qué criterio se emplea en la tabla periódica para ordenar los elementos: Número creciente del número atómico y propiedades físicas y químicas de los elementos. Con propiedades físicas nos referimos a densidad, aspecto físico (brillo, color), dureza, maleabilidad, ductilidad, punto de fusión y de ebullición, viscosidad, fundamentalmente, y con propiedades químicas nos referimos casi exclusivamente a la reactividad, es decir, a cómo se combinan con el resto de elementos químicos. El criterio prioritario es el de las propiedades físico-químicas. Si el único criterio fuera el Z, la tabla se podría escribir como un bloque homogéneo, un cuadrado o un rectángulo, daría igual, pero como todos sabemos, la tabla periódica posee una forma concreta, que debe precisamente al segundo criterio aquí explicado.





Qué tienen en común y en qué se diferencian el potencial iónico y la afinidad electrónica.

Se parecen en que ambos conceptos son la energía necesaria para formar iones y se diferencian en que el potencial químico es el nombre que se asigna a la energía que da lugar a cationes y la afinidad electrónica es el concepto que se asigna a la energía que da lugar a aniones partiendo de un átomo neutro.

Define carácter metálico y carácter no metálicoEl carácter metálico es la tendencia de un elemento a ceder electrones, y asignamos carácter no metálico a los elementos que tienden a captar electrones. Ambas ideas se definen tomando como referencia las configuraciones electrónicas estables de los gases nobles, donde los orbitales s y p están completos. Sin embargo, hay que dejar claro que a pesar de la claridad que da basarse en dichas configuraciones, hay elementos que poseen configuraciones electrónicas que se encuentran a medio camino entre un gas noble y otro, de modo que su carácter metálico (o no metálico) se define cuando se combina con otro elemento más que ya inicialmente, observando su configuración electrónica. Estamos hablando de los elementos químicos llamados metaloides o semimetales, tales como boro, silicio, galio, germanio, arsénico y antimonio, fundamentalmente, pero en ocasiones también podemos pensar así con el carbono, el nitrógeno, el fósforo, selenio, azufre, bismuto, polonio (radiactivo). No nos interesa afinar tanto, lo que nos interesa de toda esta cuestión es saber que existen dos definiciones claras o “extremas” que nos ayudan a conocer el comportamiento de los elementos, y acabaremos dejándolo claro con ejemplos. El oxígeno y cualquiera de los halógenos son elementos no metálicos, o con carácter no metálico. Por su parte, los metales alcalinos, los metales alcalinotérreos y los metales de transición, son elementos con carácter tan metálico que, como acabamos de anotar, los grupos a que pertenecen se nombran anteponiendo el nombre de metal. Sin embargo, pensar en situaciones donde se combina el oxígeno y un halógeno, o bien dos metales como litio y rubidio, nos ponen a prueba y nos ayudan a entender mejor la idea del carácter metálico. El oxígeno es más no metal que los halógenos, salvo el flúor, y el litio es menos metal que el rubidio. Pero este tipo de razonamientos se dan en clase, y no se exigirán en los exámenes, solo servirán para que el alumnado comprenda mejor la definición fundamental, aunque si algún alumno quiere incluirlo en su respuesta, se tendrá en cuenta.

Define electronegatividadEs la tendencia de un elemento a acercarse o atraerse hacia sí los electrones de enlace. Se dice que los elementos son más o menos electronegativos, y también se habla de elementos electropositivos, pero no de electropositividad. Los no metales son más electronegativos que los metales.

Tanto el flúor como el cloro son elementos químicos que pertenecen al grupo de los halógenos. Cuál de los dos es más electronegativo y por qué

En primer lugar recordemos que la electronegatividad es una propiedad que muestran los elementos químicos cuando se unen a otros y que consiste, o se refiere, a la tendencia a atraer los electrones de enlace. Depende de la configuración electrónica, es decir, en definitiva de su composición. Los electrones de enlace son más o menos atraídos según la distancia al núcleo y dependiendo de la cantidad de capas electrónicas del elemento. Cuantas más capas más repulsiones sufrirán estos electrones de enlace, y cuanto más grande sea el elemento más lejano se encontrará el núcleo, por tanto el flúor será más electronegativo.

Qué tipo de agregados presentan fragilidad, explica en qué consiste y cómo se justifica a nivel atómico-molecular.





La presentan las redes iónicas. Consiste en que estas redes se rompen con facilidad cuando se someten a esfuerzos mecánicos relativamente pequeños. Se justifica porque una pequeña variación en la forma debida al esfuerzo mecánico puede enfrentar iones del mismo signo, de modo que la red completa se desmorona por repulsión.

Existen sustancias muy volátiles y otras muy poco volátiles. Indique qué tipo de sustancias, según su enlace, suelen ser volátiles. Explique en qué consiste que una sustancia sea más o menos volátil.Se dice que un compuesto es volátil cuando se evapora con mucha facilidad en condiciones normales, es decir, su punto de ebullición es muy bajo. Las sustancias covalentes presentan en general enlace covalente, y forman moléculas independientes. La teoría del enlace lo justifica apuntando que los enlaces entre las moléculas son muy débiles, con lo cual no forman agregados entre sí, (como hacían las unidades de composición de red de las sustancias iónicas y metálicas). En el caso de que lo hicieran podrían llegar a condensar y a mostrarse como líquidos.

Una idea para entender mejor la volatibilidad de sustancias complejas, es decir, las formadas por dos o más elementos diferentes, es pensar en la volatibilidad de las sustancias atómicas, es decir, los gases nobles.¿Qué es una molécula?

Una molécula es un agregado de átomos que permanecen unidos en la misma proporción y permanecen independientes. El concepto de molécula implica que se trata de un grupo de átomos unidos, fundamentalmente por enlace covalente, de lo contrario formarían redes. Debido a presentarse como moléculas independientes, una sustancia covalente estaría formada por muchísimas moléculas iguales. ¿De qué depende la fortaleza con la que se unen las moléculas independientes de un líquido o un gas?

Depende de la polaridad de los enlaces que la forman, es decir, en última instancia, de la diferencia de electronegatividad de los átomos que la forman.

¿A qué propiedades macroscópicas afecta la polaridad de las moléculas?Afecta al punto de fusión y de ebullición, a la tensión superficial.

Los enlaces entre moléculas dependen de las fuerzas electrostáticas que mantengan entre sí. De qué dependen estas fuerzas electrostáticas. Las fuerzas electrostáticas entre moléculas dependen de la distribución de los electrones de enlace, lo cual es función de la diferencia de electronegatividad entre los elementos que se unen. Esto dará lugar a dos zonas con cargas residuales diferentes a las que llamamos polos, o dicho de otro modo, dará lugar a una polaridad de cargas en el enlace. Cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad entre átomos, más polar será el enlace y más fuertes serán los enlaces entre las moléculas.

Justifica con la teoría de enlace el que las moléculas permanezcan independientes entre sí o formen redes.

En el enlace iónico y en el metálico los electrones prácticamente se encuentran en los orbitales de un átomo, quedando el otro sin ninguno. Esto genera fuerte atracción electrostática entre ellos, pero los iones solo quedan compensados en la dirección del enlace, por lo que la llegada de otro





ión de carga contraria estabiliza el agregado en una secuencia que no acaba, dando lugar a la red. Lo que sí hemos de tener en cuenta es que no se pueden unir infinitos contraiones a un ión para compensar en todas las direcciones su carga, pues se encontrarían tan cerca que dichos contraiones mostrarían repulsiones que nos les permitirían unirse al ión. Esta es la razón por la que definimos las estructuras cristalinas, donde cada sustancia, según los átomos que la forman, se encuentra formando lo que llamamos unidades de red, donde el ión se rodea de varios contraiones manteniendo una estructura con cierta simetría que se repite a lo largo de toda la red cristalina. Así, tendremos cubos, prismas, paralelepípedos, etc., y con muchas variaciones.

El caso del enlace covalente es diferente. En tal caso, los electrones de enlace están compartidos, de modo que pertenecen a ambos átomos. No obstante, si los átomos enlazados son diferentes, la distribución no es regular, de modo que aparecen cargas residuales en la molécula. Estas cargas provocan que las moléculas se unan entre sí enfrentando sus polos contrarios. Estos enlaces intermoleculares son suficientes para estructurar la sustancia en una red cristalina. Cuanto más fuertes sean estos enlaces, más tendencia tendrá la sustancia a ser líquida o sólida, es decir, menor punto de fusión y de ebullición poseerá dicha sustancia o menos habrá que bajar la temperatura para conseguir que se condense o solidifique. Los ejemplos del agua, comparada con las combinaciones del hidrógeno con el resto de los anfígenos son muy significativos. El diamante y el grafito también son sustancias covalentes que se muestran sólidas, y por otra parte tenemos el dióxido de carbono, el metano y otra sustancias covalentes formadas por átomos diferentes (heteroatómicas) que se muestran como gases.

Para acabar, es interesante pensar en las sustancias covalentes homoatómicas, como el hidrógeno molecular, el oxígeno molecular o las moléculas de dos átomos que forman los halógenos entre sí. En tales casos, debido a que no hay diferencia de electronegatividad entre los átomos de la molécula, no hay polos, y por tanto no se forman enlaces entre las moléculas del tipo anterior. Por esta razón, los puntos de fusión y de ebullición de las sustancias anteriores son bajísimos, y siempre nos referimos a ellas como gases. Existen sustancias que poseen aún más tendencia a permanecer como gases, son los gases nobles. La razón es la simetría de la sustancia. En moléculas diatómicas homoatómicas, la forma sería una especia de… “melón” o balón de rugbi, pero en el caso de los gases nobles solo se trata de un átomo, con lo cual tenderá a una forma esférica. Siempre, en el movimiento azaroso de los electrones, habrá más posibilidad de que den lugar a pequeñas distribuciones irregulares de carga en el caso de las moléculas que en el de átomos, con lo que se formarán pequeños dipolos que al final serán los responsables de las uniones entre las partículas (moléculas o átomos). Por curiosidad, diremos que las uniones que se establecen reciben el nombre de fuerzas de Van der Waals.

Indique diferencias y parecidos entre redes cristalinas iónicas y covalentes. Justifique la conductividad eléctrica de unas y otrasAmbas redes están ordenadas en el espacio. Pero presentan diferencias fundamentales, como por ejemplo que las iónicas contienen iones y la covalente no. Solo las redes covalentes formadas por elementos no metálicos diferentes, como el caso de la sílice (SiO2), componente fundamental de la familia de los minerales de cuarzo, presenta cargas más o menos pequeñas que reciben el nombre de cargas residuales, pues la distribución de los electrones de enlace que se comparten no es homogénea en el espacio o simétrica, de modo que se crean dos zonas con carga diferenciada, dos polos.

Tanto unas redes como otras son malas conductoras en estado sólido, pues los electrones de enlace se encuentran muy retenidos en la zona de enlace. Sin embargo, las redes iónicas fundidas, al contener iones, aumentan su capacidad para conducir la corriente. Las redes cristalinas covalentes funden con más dificultad, y lo más común es que se rompan o se produzca reacción química si hay gases en el medio donde se encuentran.

Sin embargo las iónicas también contienen aniones a diferencia de las metálicas, que contienen electrones. La dirección del enlace está definida en las redes iónicas, pero no en las metálicas. Las iónicas conducen mal la electricidad porque los electrones se encuentran muy fijos





en las zonas de enlace, sin embargo en las metálicas están sueltos, por lo que son muy buenas conductoras.

Defina ductibilidad y maleabilidad. Indique a qué tipo de agregados caracteriza y justifíquelas según la teoría de enlace

Ambas propiedades son macroscópicas, es decir, se observan a simple vista, con los sentidos, y se refieren a la capacidad de los materiales para cambiar de forma sin romperse, o sin que su estructura se rompa. Lo podemos conseguir con esfuerzos mecánicos, con la temperatura o con ambas técnicas a la vez. La propiedad de la ductibilidad se refiere a la capacidad de un material para disponerse en hilos, y la maleabilidad la capacidad para disponerse en planchas. Caracteriza a las sustancias metálicas. Se justifica porque en las redes cristalinas metálicas los electrones están sueltos, deslocalizados, y un esfuerzo mecánico supone muy poca o ninguna variación de la estructura de la red, a diferencia de las cristalinas, por lo que podemos estirarlas y moldearlas como queramos.

Explica el proceso de disolución de las sustancias iónicas con el aguaPorque el agua es una sustancia con enlace covalente polar, por tanto se trata de una molécula con una distribución irregular de carga, en dos polos, el negativo y el positivo. Esto hace que cuando se acerca a una red cristalina iónica, las moléculas de agua rodeen cada ión de la red disponiéndose con el polo de carga contraria, y lo hace hasta tal punto que arranca, desestabiliza la red y la desmorona, la disuelve.

La electronegatividad tiene que ver en la pureza de los enlaces. Explica esta frase. También podría haberse redactado como La pureza de un enlace está relacionada con la electronegatividad.Lo primero es definir qué es la electronegatividad. Es la tendencia de cada elemento a atraer hacia sí los electrones de enlace. Con este concepto, y sabiendo que hemos definido tres tipos de enlace, tenemos estructurada la respuesta.La pureza de un enlace está relacionada con la fuerza con la que los átomos implicados en el enlace atraen hacia sí los electrones de enlace.Solo podrá haber enlaces puros cuando los átomos implicados sean iguales. Esto solo ocurre en los metálicos y en los covalentes, porque los iónicos necesitan elementos diferentes, y podría decirse que es absurdo pensar en enlace iónico puro. A pesar de que no tiene sentido hablar de enlace iónico puro, sí podemos hablar de referencias, y la más clara es el enlace iónico que forma el elemento más electronegativo, el flúor, y el más electropositivo, el cesio.En el contexto de enlace metálico tampoco se suele hablar de electronegatividad, sin embargo, por analogía, podríamos decir que si en una red metálica sustituyésemos algunos átomos por los de otro metal diferente, a pesar de conservarse el carácter metálico de la red, se generarían zonas donde el enlace metálico ya no sería puro, aparecería algo de enlace iónico, o dicho de otro modo, zonas con cargas residuales, una especie de polaridad interna en las posiciones donde se encontrasen los átomos diferentes.Otra posible respuesta (dada por un alumno el curso 2013-2014). Si el enlace se forma con elementos iguales, y por tanto con la misma electronegatividad (misma tendencia a atraer los electrones de enlace) el enlace será puro. Esto solo puede ocurrir en el caso de enlace covalente y en el metálico. En el momento en que los átomos no fuesen iguales, estaríamos ante enlace covalente y metálico no puros.

Indique diferencias y parecidos entre redes cristalinas iónicas y metálicas. Justifique la conductividad eléctrica de unas y otras





Ambas redes están ordenadas en el espacio y contienen iones positivos, sin embargo las iónicas también contienen aniones a diferencia de las metálicas, que contienen electrones. La dirección del enlace está definida en las redes iónicas, pero no en las metálicas. Las iónicas conducen mal la electricidad porque los electrones se encuentran muy fijos en las zonas de enlace, sin embargo en las metálicas están sueltos, por lo que son muy buenas conductoras.

Imagina que borrásemos de un plumazo los gases nobles. ¿De qué modo definirías la estabilidad de las sustancias?

Tomaría una sustancia como referencia. Elegiría alguna de las sustancias más abundantes en la Tierra, pues es la prueba más clara de que en las condiciones terrestres se trata de las más estables. Podría ser la sílice, la alúmina, pero seguramente elegiría el agua por ser más manejable. Teniendo en cuenta que existen una cantidad pasmosa de sustancias diferentes, elegiría un número limitado, pues el trabajo sería muy ambicioso, y se necesitarían muchos medios y tiempo. Por otra parte no elegiría cualquiera, sino siempre las más estables, es decir, las que más abundasen. Basaría la experimentación en las condiciones de reacción. Pero diseñaría dos partes en el estudio. En la primera estudiaría las sustancias de modo aislado, comprobando cómo les afectarían las condiciones de estado: presión, temperatura, distribución de la materia. Comenzaría con la sustancia patrón, y luego seguiría con las sustancias objeto de estudio. A continuación modificaría las condiciones de presión, temperatura y distribución de la materia para el agua y para el resto de sustancias a estudiar. Modificaría las condiciones y comprobaría resultados. Cambiaría las condiciones un cierto número de veces, hasta que obtuviera resultados interesantes.La segunda parte del estudio consistiría en enfrentar las sustancias con la sustancia patrón en distintas condiciones. Una tercera parte sería enfrentar las sustancias a estudiar entre sí.

Piensa en los tipos de redes con iones que conoces. Imagina que a uno de los iones le da por girar. Comenta con argumentos lo que ocurriría.

Cuando se trata de una red metálica, incluso cabría pensar en la hipótesis de que los iones girasen sobre sí mismos, pues el tipo de red lo permite, ya que alrededor tiene una nube de electrones, sin embargo, aunque en la red iónica también cabría la posibilidad, los enlaces se encuentran dirigidos en una dirección, lo cual muy probablemente le dé una cierta rigidez a la estructura, de modo que si gira, no lo hará tan fácilmente como los iones de una red metálica.

Enlaces atómicos en redes cristalinas y enlaces moleculares... ¿qué te sugiere esta frase? Sé precisa y clara.

Los enlaces entre átomos pueden ser iónicos, covalentes y metálicos, y esto depende de la configuración electrónica de los átomos de los elementos, es decir, en última instancia de su composición. Sin embargo, debido a que las moléculas son agregados covalentes, se general zonas con cargas diferentes permanentes (estadísticamente hablando, pues todo el átomo es un ente dinámico), es decir, polos de carga o polaridad. Por tanto, esta polaridad es la que establece el enlace entre ellas. Cuanto más polar sea el enlace más fuerza mostrará el enlace entre las moléculas

Moléculas y redes cristalinas. Qué te sugieren estos dos conceptos enfrentados.Para empezar son dos de los tres modos en que las sustancias se encuentran en la naturaleza, el

otro es como átomos.





Tanto unos como otros agregados dependen del tipo de enlace que establezcan los átomos de los elementos que se enlacen. Si el enlace es covalente se formarán moléculas independientes, si el enlace es metálico o iónico se formarán redes cristalinas (tridimensionales).

Cuando el primer agregado de átomos es iónico, los iones muestran buena de su carga sin compensar, es decir, se muestran inestables porque cada uno de los átomos está cargado. Esto se soluciona con la acumulación de otros iones de carga contraria de modo alternativo y consecutivo hasta que forman redes más o menos grandes según la cantidad disponible de elementos.

Cuando el primer agregado de átomos es covalente, los átomos no se encuentran tan inestables como en el caso anterior, pues no dan lugar a iones. Lo que les ocurre es una distorsión de su nube electrónica externa en la dirección del enlace, pero a su alrededor no muestran una descompensación de carga tan grande como en el caso de los iones. Por ello, no necesitan estabilizarse con más átomos, y dan lugar a agregados atómicos bastante independientes, las moléculas.

De todos modos, es posible que alguno de los átomos que forma el enlace covalente muestre varias valencias, de modo que es capaz de unirse a dos (O), a tres (N), a cuatro (C) o a 5 (B) átomos. Esto multiplica las posibilidades en cuanto a tipos de agregados posibles. Es posible que se una a tantos átomos diferentes como necesite para saturar o completar sus enlaces, por ejemplo a tantos hidrógenos como enlaces posibles, o a otros átomos diferentes que cubran dos o tres posibilidades de enlace, pero también cabe la posibilidad de que se una así mismo, con lo cual la cantidad de enlaces comienza a multiplicarse y el resultado es también una red, aunque en este caso covalente, que también se llama macromolécula.

Anota todo lo que sepas sobre el enlace iónico y las sustancias a que da lugar. En este ejercicio, además de los contenidos, tendrá mucha importancia la redacción, el orden de exposición y la estructura de la explicación de dichos contenidos. Por ello puede resultarte interesante esbozar un esquema general de la pregunta.En primer lugar el enlace iónico es un tipo de enlace entre átomos de los elementos químicos.Consiste en la unión de átomos de elementos mediante atracción electrostática de un anión y un catión, es decir, un átomo que ha captado electrones y otro que los ha cedido. Si dos átomos presentan distinta tendencia en cuanto a tomar o ceder electrones, es decir, carácter metálico diferente, estos dos átomos han de pertenecer necesariamente a elementos diferentes. Uno de estos elementos será un metal, o presentará carácter metálico, lo cual significa que para conseguir la estabilidad de un gas noble (o completar el octete de electrones en su última capa electrónica) ha de ceder electrones. El otro elemento será un no metal, es decir, un elemento que necesite captar electrones para completar su última capa.Por otra parte, debido a que los iones siguen mostrando cierta inestabilidad por no ser neutros, tienden a rodearse de más contraiones, con lo cual se unen nuevos átomos de ambos elementos en las tres dimensiones y se estructuran en una red ordenada (cristalina) tridimensional, a la que llamamos red cristalina iónica. Todas combinaciones de metal y no metal dan lugar a este tipo de agregados, que reciben el nombre de sales en nomenclatura de las sustancias químicas.Debido a que está formado por iones, puede disolverse con cierta facilidad con disolventes polares. En estado sólido no conducen bien la corriente eléctrica, pero fundidos la conducen relativamente bien.Son frágiles, es decir, un esfuerzo mecánico puede romper su estructura, lo cual se debe a que dicho esfuerzo puede enfrentar cargas del mismo signo.Sus puntos de fusión son altos debido a que los enlaces iónicos son fuertes y los iones no se desprenden de la red con facilidad.Da la impresión de que la fortaleza del enlace depende de la diferencia de cargas (variación de la intensidad del campo electromagnético). Una consecuencia es la direccionalidad del enlace resultante: cuanto más fija resulte la dirección más fortaleza tendrá el enlace. Esto se convierte en un índice de la fortaleza del enlace.Este razonamiento sobre la fortaleza del enlace se puede aplicar, tanto a átomos como a moléculas.

Justifica la fragilidad de las sustancias en estado sólido el punto de ebullición de las sustancias con la teoría atómica. Cuidado… pregunta complicada. Muy importante será estructurar lo que vas a contar para hacerlo ordenadamente, pues así no te enrollarás, contarás lo más sustancioso e irás más rápido. Para ello debes hacer un esquema en sucio e irlo rellenando, y cuando lo tengas a punto, desarrollarlo.





Vamos a desarrollar la pregunta comenzando con los conceptos y explicaciones teóricas hasta llegar a la fragilidad y el punto de ebullición.Para empezar, la fragilidad es una propiedad macroscópica que se define para sustancias en estado sólido. Para sustancias líquidas y gaseosas, la propiedad análoga podría ser la viscosidad. Se trata de una propiedad macroscópica que pueden explicarse con relativa facilidad y de un modo intuitivo si nos apoyamos en la teoría atómica.Existen tres tipos generales de enlace químico: el iónico, el covalente y el metálico. Para responder a esta pregunta hay que hablar de los tres, pero lo haremos de un modo breve, aunque suficiente. El enlace metálico da lugar a sustancias nada frágiles, y son precisamente estas sustancias, referencias para la fragilidad. Las sustancias covalentes e iónicas son las que pueden ser frágiles, las iónicas son, en general, mucho más frágiles que las covalentes.El enlace iónico implica un enlace entre dos iones, es decir, entre dos átomos, uno de ellos ha cedido uno o más electrones y el otro los ha captado, de modo que se forma un anión y un catión que permanecen unidos por fuerzas electrostáticas. Pero las uniones se realizan en una dirección, con lo cual se compensan cargas únicamente en una dirección. Debido a lo anterior, las sustancias iónicas se presentan como redes cristalinas, es decir, entramados 3D donde los iones se unen a varios contraiones. Con un tipo de enlace debido a campos eléctricos entre átomos, los iones quedan colocados en posiciones determinadas muy fijas o estáticas ( aunque relativamente, pues no dejan de ser átomos que poseen movimientos constantes parecidos a los de vibración y rotación). Si sometemos esta red a un esfuerzo lo suficientemente intenso como para mover iones de modo que se enfrenten algunos del mismo signo, y además en cantidad suficiente, las repulsiones entre ellos serán suficientes para que toda la estructura ceda y se resquebraje. A este hecho le llamamos fragilidad.

No ocurre en el caso de redes cristalinas metálicas, pues en ellas, a pesar de que los cationes se encuentran en posiciones fijas, los aniones son los electrones, que se encuentran totalmente deslocalizados, nada fijos, de modo que cualquier esfuerzo resulta inútil, pues a nivel atómico deja la red tal y como estaba.En las sustancias que se muestran como redes cristalinas covalentes podemos distinguir dos casos: las puras y las que muestran enlaces covalentes pero con una significativa participación de enlace iónico, lo que de otro modo hemos llamado cargas residuales. Este último caso es el del cuarzo, el de la mayor parte de las piedras que vemos. La fragilidad de una piedra se justifica de modo análogo a la debida al enlace iónico, pero considerando el enfrentamiento de las cargas residuales, que al ser menores, hacen que las piedras sean menos frágiles que los cristales iónicos más puros (electronegatividad).Expliquemos lo que les ocurre a las redes covalentes puras o atómicas, como la del diamante o la del grafito, en cuanto a la fragilidad. En este caso, más que enfrentamiento de cargas, apelamos a la idea de enlace dirigido. El enfrentamiento de cargas se entiende muy bien con iones, pero en enlace covalente no es tan intuitivo.Para entenderlo hemos de imaginar un modelo donde los electrones de enlace se encuentran bastante fijos entre los átomos, (y a lo largo de una distribución con cierta forma geométrica, aunque esto no importa tanto como esa constancia en la posición intermedia entre átomos). También resulta de mucha ayuda comparar las redes covalentes con las metálicas, donde el enlace no está dirigido en absoluto. Cuando a una red covalente se la imprime un esfuerzo suficiente como para mover los enlaces covalentes tremendamente dirigidos, “rígidos” entre los átomos, enfrentamos densidades de electrones, de modo que pueden llegar a repelerse, es decir, estamos “retorciendo” los enlaces hasta que zonas con electrones se encuentren demasiado enfrentadas y cercanas como para que si en cantidad son suficientes, toda la estructura se resquebraje.Se intuye que el enlace covalente de las redes cristalinas es mucho menos frágil que el de las redes cristalinas iónicas. No confundamos fragilidad con fortaleza de enlace.

Justifica el punto de ebullición de las sustancias con la teoría atómica. Cuidado… pregunta complicada. Muy importante será estructurar lo que vas a contar para hacerlo ordenadamente, pues así no te enrollarás, contarás lo más sustancioso e irás más rápido. Para ello debes hacer un esquema en sucio e irlo rellenando, y cuando lo tengas a punto, desarrollarlo.

Vamos a desarrollar la pregunta comenzando con los conceptos y explicaciones teóricas hasta llegar a la idea de punto de ebullición.

IDEA A ENTENDER

Da la impresión de que la fortaleza del enlace depende de modo inicial y fundamental de la diferencia de cargas (campo electromagnético). Sin embargo parece práctico y muy intuitivo o más fácil, entender esta fortaleza de enlace como una causa directa de una consecuencia inmediata de la razón inicial dada anteriormente, nos referimos a la “direccionalidad” del enlace. Sería como si cuanto más dirigido o rígido es el enlace más fortaleza tiene (aunque más frágil es).





Este razonamiento se podría aplicar tanto entre átomos de la misma red como entre moléculas independientes o incluso entre las moléculas o agregados tomados como unidad base de las redes.

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