PRACTICA DE LABARATORIO Nº 04

ENLACE QUÍMICO

FUNDAMENTO TEORÍCO

Enlace, significa la fuerza que une a los átomos que forman las sustancias. Al decir

enlace nos estamos refiriendo a todas las interacciones que mantienen unidos a los

átomos. Entonces enlace implica interacción entre átomos de una misma sustancia.

Dos son los mecanismos principales de que valen los átomos para lograr estructuras

estables parecidas a la de los gases nobles y conforman moléculas igualmente

estables:

a) Por transferencia de electrones de un átomo a otro o ENLACE IONICO.

b) Por compartición de electrones, enlace COVALENTE. También existen otras

formas de enlaces que están estrechamente relacionadas a los dos anteriores,

entre ellas tenemos: enlaces metálicos, polar, covalente coordinados y otros

En enlace metálico se da por que los electrones periféricos se alejen fácilmente de la

atracción nuclear formándose cationes (restos positivos), lo que da origen la existencia

de muchos electrones “libres” (deslocalizados) lo que en conjunto forman una nube

electrónica deslocalizada. Esto ocurre con todos los átomos de la porción metálica.

A continuación experimentaremos analizando el comportamiento de lagunas

sustancias frente al calor, corriente eléctrica, fusión y solubilidad y lo relacionaremos

en enlace químico.

OBJETIVOS

Al finalizar la práctica el estudiante será capaz de dar respuestas a las siguientes

preguntas:

1. ¿Por qué algunas sustancias conducen la corriente eléctrica y otros no?

2. ¿Cómo están unidos los átomos que constituyen una molécula?

3. ¿Por qué algunos sustancias son más sensibles a ciertos agentes, como por

ejemplo al calor?

4. ¿Por qué algunas sustancias son solubles en solventes orgánicos como el

alcohol común, bencina, gasolina, etc.?

MATERIALES

Vaselina Lamina de zinc

Lamina de cobre

Lamina de plomo Azúcar

Cloruro de sodio Sulfato de cobre

Naftaleno

Parafina y yodo Sal (NaCl)

SOLVENTES

Agua destilada

Alcohol común Conductimetro

Soporte universal

Aro metálico Rejilla metálica

Placa de meta con depresiones

Mechero Bunsen o de alcohol

Pinza de madera

Capsula de porcelana Vegeta

Vaso de precipitaciones de 50mL (7)

PROCEDIMIENTO

Experiencia 01: Las sustancias frente a la corriente eléctrica

1. Instalamos el conductimetro. Trabajamos con cuidado no olvidemos que vamos utilizar

corriente eléctrica de 220V.

2. Ubicamos entre los terminales de los electrodos una para una, las sustancias en

estudio.

3. Separamos las sustancias que al paso de corriente eléctrica. Observamos y anotamos

nuestras observaciones.

MATERIALES: Cera OBS: no conduce

electricidad.

MATERIALES: Vidrio OBS: no conduce

electricidad.

MATERIALES: Lámina de Zinc

OBS: conduce electricidad

MATERIALES: Plástico OBS: no conduce

electricidad.

MATERIALES: Porcelana OBS: No conduce

electricidad

MATERIALES: Naftalina OBS: No conduce

electricidad

MATERIALES: Sal OBS: No conduce

electricidad

MATERIALES: Lámina de

Cobre OBS: conduce

electricidad

Experiencia 02: Las sustancias frente al calor

1. Colocamos la tapa de la lata con depresiones sobre un aro metálico de hierro sujeto al

soporte. Ajustamos la altura del arco hasta que la tapa este unos 2 cm por encima del

mechero Bunsen o de alcohol.

2. Colocamos en las depreciaciones cantidades pequeñas y aproximadamente iguales de

las sustancias a excepción de los metales y madera o plásticos.

vaselina

azúcar

sal

cera

naftalina

yodo

3. Calentamos por debajo del centro de la tapa de metal, unos tres minutos.

4. Anotamos nuestras observaciones y completamos el siguiente cuadro:

vaselina

Cloruro de sodio

naftaleno cera azúcar Yodo

Se funde rápidamente

X X X

Se funde lentamente

X X

No se funde X

1 VASELINA

TIEMPO: 30 seg.

2 NAFTALINA

TIEMPO: 56 seg. 3 CERA

TIEMPO: 1 min.

4 YODO

TIEMPO: 1 min 58 seg.

5 AZUCAR

TIEMPO: 4 min/ alto calor

6 SAL

TIEMPO: no se funde

Experiencia 03: Las sustancias frente a los solventes

1. Sustancia de estudio

Vaselina

Cloruro de sodio

Azúcar

Naftaleno

yodo

2. preparamos 10 vasitos de vidrio y tratamos de hacer las siguientes mezclas:

SO

LV

EN

TE

( A

GU

A )

VASELINA No se disuelve

IODURO DE SODIO Si se disuelve

AZUCAR Si se disuelve

NAFTALENO No se disuelve

YODO No se disuelve

SOL

VE

NT

E (

AL

CO

HO

L)

VASELINA Si se disuelve.

AZUCAR No se disuelve.

IODURO DE SODIO No se disuelve.

NAFTALENO Si se disuelve.

YODO Si se disuelve.

3. completamos el siguiente cuadro:

SUSTANCIAS SOLUBLES EN AGUA SOLUBLES EN ALCOHOL

Vaselina NO SI

Sal SI NO

Azúcar SI NO

Naftaleno NO SI

yodo NO SI

Experiencia 04: Las soluciones frente a la corriente eléctrica

1. Instalamos el conductímetro. Tenemos que tener cuidado al usar el conductimetro

porque vamos a utilizar corriente eléctrica de 220V.

2. Ubicamos entre los electrodos del conductÍmetro las soluciones preparadas en la

experiencia 3. La conductividad se manifiesta por la luminosidad del foco.

Recordamos: que después de cada prueba debemos de desenchufar y lavar

cuidadosamente los filamentos del foco con agua destilada luego debe secarse los

mismos.

3. Anotamos nuestras observaciones.

4. Completamos el siguiente cuadro:

SOLUCIONES CONDUCE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

NO CONDUCE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

Dis

ue

ltas

en

agu

a

Vaselina X

Sal X

Azúcar X

Naftaleno X

yodo X

Dis

ue

ltas

en

alco

ho

l

Vaselina X

Sal X

Azúcar X

Naftaleno X

yodo X

H2O+VASELINA No conduce

electricidad. Sol. Molecular

H2O+AZUCAR No conduce

electricidad Sol.

Molecular

H2O+IODURO DE SODIO

si conduce

electricidad

Sol. Iónica.

H2O+NAFTALENO No

conduce electricidad

Sol.

Molecular

H2O+YODO No conduce

electricidad Sol. Molecular

ALCOHOL+VASELINA No conduce

electricidad Sol. Molecular

ALCOHOL+AZUCAR No conduce

electricidad Sol. Molecular

ALCOHO+IODURO DE SODIO

“si” conduce

electricidad

Sol. molecular

ALCOHOL+NAFTALENO

No conduce

electricidad.

Sol. Molecular

ALCOHOL+YODO No conduce

electricidad. Sol. Molecular

La sal conduce electricidad por que tiene

impureza. La sal en alcohol no conduce

CUESTIONARIO

1. ¿Cómo lo llamarías al grupo que mostro un comportamiento especial frente a la

corriente eléctrica, en la experiencia 01?

Conclusión: los metales son buenos conductores de electricidad por el que reciben el

nombre de conductores de 1º orden.

Propiedades de los metales:

Físicas:

Elevada conductividad

eléctrica.

Elevada conductividad

térmica.

Aspecto metálico (gris,

salvo Cu y Au)

Solidos a temperatura

ambiente (salvo Hg).

Maleables (se laminan en

hojas)

Dúctiles (se estiran en

hojas)

Químicas:

Generalmente tiene pocos

electrones de valencia.

Electropositivos.

Agentes reductores.

Bajas entalpías de

ionización.

Bajas afinidades

electrónicas.

2. ¿Cuál sería la conclusión de la experiencia 02?

Conclusión: que los cuerpos que fueron fundimos a baja temperatura tienen enlace

covalente.

Y los cuerpos que fundimos con alta temperatura tienen enlace iónico.

En

lace

co

va

len

te

Los enlaces covalentes son las uniones más fuertes entre dos átomos. Poseen energías de formación del orden de -50 a -100 kcal/mola. La combinación de los orbitales electrónicos que ocurre

necesariamente durante la formación del enlace covalente restringe las relaciones espaciales (ángulos y distancias) en las cuales pueden unirse los átomos porque la combinación de orbitales es energéticamente favorable sólo en algunas direcciones.

Así pues, el enlace covalente mantiene a los átomos unidos a distancias fijas uno de otro y dentro de un rango restringido de disposiciones angulares favorables.

3. ¿Cómo explicar que una sustancia son solubles en agua y en otras solo son en

solventes orgánicos?

Principios de solubilidad.

La teoría de las soluciones no ha progresado hasta el punto de que sea posible predecir la

solubilidad de las sustancias. Lo mejor que se puede hacer es aplicar ciertos principios

generales, basados en consideraciones estructurales, para predecir las solubilidades relativas

de un soluto en varios solventes, o viceversa, las solubilidades de varios solutos en un mismo

solvente.

Líquidos en líquidos: Aquí se puede aplicar el principio de “semejante disuelve semejante.

Más significativamente, se puede decir que líquidos con estructura similar, es decir, con

fuerzas intermoleculares del mismo tipo, serán solubles uno en otro en cualquier

proporción.

La gasolina, por ejemplo, está compuesta por hidrocarburos alifáticos con 6 a 9 átomos de

carbono. Todos ellos son sustancias no polares, con estructuras similares, con fuerzas de

atracción del mismo tipo y magnitud. Las fuerzas de cohesión del hexano, C6H14, en el hexano

líquido puro, son muy similares a las que existen en una solución entre hexano y heptano,

C7H16, o entre este y el octano, C8H18. Una molécula de hexano que pasara a una solución de

octano no experimentaría cambios significativos en las interacciones con su exterior.

A su vez, las sustancias polares se disuelven fácilmente en sustancias de similar polaridad. Las

soluciones de metanol, CH3OH, y etanol, CH3CH2OH, en agua. H—OH, son posibles porque su

estructura es similar, su peso molecular es bajo y. principalmente, porque las f uerzas de

cohesión de sus moléculas se deben a los puentes de hidrógeno. A medida que el número de

átomos aumenta, las moléculas de los alcoholes van siendo menos solubles en agua. El

octanol, C8H17OH. es ya prácticamente insoluble. Esta misma tendencia se observa en muchos

otros tipos de compuestos orgánicos: entre más alto sea su peso molecular, menor será su

solubilidad en agua.

Sólidos en líquidos. En estos casos también tiene validez el principio de “semejante disuelve

semejante”: sólidos iónicos o polares se disuelven en solventes polares pero no se disuelven

En

lace

ió

nic

o

Los enlaces iónicos son atracciones electrostáticas que se producen entre especies atómicas que poseen cargas eléctricas de signos opuestos.

La fuerza de un enlace iónico es estrechamente dependiente de la distancia entre los átomos, podemos decir que los enlaces iónicos ni se “forman”, ni se “rompen", simplemente su fuerza aumenta o disminuye dependiendo de la distancia entre los átomos.

Puesto que no hay electrones compartidos los enlaces iónicos no tienen ninguna restricción de posición entre los átomos unidos y su disposición estérica depende de otros tipos de factores ambientales.

en solventes no polares. y sólidos no polares se disuelven preferencialmente en solventes no

polares. Los azúcares y los alcoholes poseen grupos —OH altamente polares, y son solubles en

agua gracias a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con ella, mientras que las

grasas y las parafinas, poco polares, son insolubles en agua, pero solubles en benceno, C6H6 o

tetracloruro de carbono CCl4, en donde los cuatros átomos de cloro se distribuyen

simétricamente simétricamente alrededor del carbono.

Puede esperarse que un sólido sea menos soluble en un solvente dado, que en un líquido

químicamente semejante. El I2 y el Br2 pertenecen a la familia de los halógenos. y son solubles

en solventes no polares. En el tetracloruro de carbono CCl4, por ejemplo, el bromo, que es

líquido a temperaturas ordinarias, tiene una solubilidad ilimitada, mientras que el I2, sólido,

tiene una solubilidad limitada (una solución de I2 en CCl4 a 250C no puede contener más del

2% de su peso en yodo). Esto puede explicarse en virtud de las fuerzas intermoleculares de

atracción, que son mayores en los sólidos. Las fuerzas de adhesión entre las moléculas de yodo

son mucho mayores que entre las de tetracloruro. Esta diferencia entre las fuerzas de cohesión

explica también por qué los sólidos de bajo punto de fusión son más solubles en un solvente

dado, a la misma temperatura, que los sólidos químicamente similares de alto punto de fusión.

Gases en líquidos. Los gases son poco solubles en agua y en otros líquidos corrientes. Estas

disoluciones, aunque menos comunes que las ya estudiadas, tienen importancia: sin la

presencia de oxígeno en el agua de mares y ríos no sería posible la vida acuática; los refrescos

y bebidas gaseosas representan parte apreciable de la industria de alimentos.

En general. si se considera la solubilidad de dos gases en el mismo solvente, ésta será mayor

para el que tenga el mayor punto de ebullición, es decir, para aquel cuyas fuerzas de cohesión

sean apreciables. Como en el caso de los líquidos y los sólidos, los gases se disolverán más

fácilmente en solventes con fuerzas intermoleculares de similar magnitud.

Factores que determinan la solubilidad:

4. ¿Cuál sería la conclusión a que se llegaría en la experiencia 04?

Conclusión:

Las soluciones que conducen la corriente eléctrica se los denomina soluciones

iónicas o soluciones electrolíticas.

Las soluciones que no conducen corriente eléctrica se las denomina soluciones

moleculares.

Soluciones iónicas. Son aquellas en las cuales la mezcla se da en escala iónica, como por

ejemplo cuando se disuelve cloruro de sodio, NaCl en agua, según la ecuación:

NaCl(s) ⎯H⎯→⎯2O Na+(ac) + Cl- (ac)

En este caso la atracción se debe a una fuerza dipolo-dipolo. La atracción de iones por la

molécula de agua se llama hidratación. la hidratación de los iones favorece la disolución de un

sólido en agua, pero tiene en contra la energía reticular, qué es la energía que mantiene

unidos los iones en retículo cristalino.

De todas formas cuando se intenta formar una solución con un par de sustancias, pueden

presentarse uno de tres casos:

a) Si las fuerzas de atracción de las moléculas del soluto por las del solvente superan a las

fuerzas de cohesión de las moléculas del soluto y del solvente, las sustancias se disolverán

fácilmente: son miscibles.

b) Si las fuerzas de atracción de las moléculas del soluto por las del solvente son menores a

las de cohesión de cada uno, las sustancias se solubilizan con dificultad: son parcialmente

miscibles.

c) Si las fuerzas de atracción de las moléculas del soluto por las del solvente son muy inferiores

a las de cohesión de cada uno, las sustancias no se solubilizarían: son inmiscibles.

Los compuestos con fuerzas de cohesión altas se caracterizan por sus altos calores y

temperaturas de fusión, en el caso de los sólidos, o por sus altos puntos de ebullición, en el

caso de los líquidos. Una solución se forma cuando la atracción entre las moléculas del soluto y

del solvente es apreciable, pero si la fuerza de atracción es muy grande podría desencadenarse

una reacción química. Por ejemplo, cuando el cloro, C12, se mezcla con el monóxido de

carbono, se forma un nuevo compuesto gaseoso, el fosgeno, COCl2. La formación de una

solución es una etapa intermedia en la cual las moléculas del disolvente y del soluto se unen,

pero sin que ocurran cambios irreversibles. De no ser así, sería difícil recuperar sus

componentes originales.

Soluciones moleculares. Son aquellas en las cuales la mezcla se dá a escala molecular, como

por ejemplo cuando un gas se disuelve en otro gas, caso específico del aire, que es

prácticamente una disolución de oxígeno y nitrógeno. En ellos las fuerzas de atracción

intermoleculares son débiles, el factor de solubilidad es la tendencia natural de las moléculas a

mezclarse (la inclinación hacia el máximo desorden) y eso los hace miscible.

5. ¿Qué es un electrolito?

Un electrolito es cualquier sustancia que contiene iones libres, los que se comportan como un

medio conductor eléctrico. Debido a que generalmente consisten de iones en solución, los

electrólitos también son conocidos como soluciones iónicas, pero también son posibles

electrólitos fundidos y electrólitos sólidos.

El papel que juegan es el de mantener el equilibrio de los f luidos en las células para que éstas

funcionen correctamente. Los electrolitos principales son el sodio, el potasio y el cloro, y en

una medida menor el calcio, el magnesio y el bicarbonato.

PRINCIPIOS

Comúnmente, los electrólitos existen como soluciones de ácidos, bases o sales. Más aún,

algunos gases puede comportarse como electrólitos bajo condiciones de alta temperatura o

baja presión. Las soluciones de electrólitos pueden resultar de la disolución de algunos

polímeros biológicos (por ejemplo, ADN, polipéptidos) o sintéticos (por ejemplo,

poliestirensulfonato), en cuyo caso se denominan polielectrólito) y contienen múltiples centros

cargados.

Las soluciones de electrólitos se forman normalmente cuando una sal se coloca en un solvente

tal como el agua, y los componentes individuales se disocian debido a las interacciones entre

las moléculas del solvente y el soluto, en un proceso denominado solvatación. Por ejemplo,

cuando la sal común, NaCl se coloca en agua, sucede la siguiente reacción:

NaCl(s) → Na+ + Cl−

También es posible que las sustancias reaccionen con el agua cuando se les agrega a ella,

produciendo iones. Por ejemplo, el dióxido de carbono reacciona con agua para producir una

solución que contiene iones hidronio, bicarbonato y carbonato. En términos simples, el

electrólito es un material que se disuelve en agua para producir una solución que conduce una

corriente eléctrica.

CLASIFICACIÓN

ELECTROLITOS FUERTES

Ácidos fuertes Bases

fuertes Sales Ácidos

débiles

Bases

débiles

ELECTROLITOS DÉBILES

Los solutos se clasifican a menudo en tres categorías según las conductividades eléctricas de

sus soluciones acuosas. Las sustancias que se disuelven como moléculas y que, en

consecuencia, dan soluciones no conductoras se clasifican como no electrolitos.

Las sustancias que existen en solución acuosa como una mezcla en equilibrio de iones y

moléculas reciben el nombre electrólitos débiles. Muchos ácidos son electrólitos y se ionizan

parcialmente.

Los electrólitos fuertes existen casi exclusivamente en forma de iones en solución acuosa. Se

incluyen aquí casi todas las sales neutras. Por ejemplo, NaCl, así como las bases fuertes NaOH,

KOH, etc.

En disolución, lo iones migran hacia los electrodos de acuerdo con los signos de sus cargas, de

aquí que lo iones positivos y negativos reciban nombres de cationes y aniones,

respectivamente.

Los electrólitos fuertes suelen estar ionizados ya por completo en estado sólido, de tal modo

que al disolverlos o fundirlos no se hace más que liberar los iones de las fuerzas que los

mantienen fijos en la red cristalina.

UBICACIÓN

El principal catión extracelular es el Na+ con una concentración de 140 meq/litro; en cambio

existe poco Na+ en los fluidos intracelulares. El K+ es el principal catión intracelular. El Mg2+ se

halla presente tanto en los compartimentos intra como extracelulares a concentraciones

mucho más bajas que el K+ o el Na+. Los principales aniones extracelulares son el Cl− y HCO3−

con cantidades menores de fosfato y sulfato.

6. ¿Que son aniones y cationes?

ANIONES

Son iones con carga negativa. Son monoatómicos y poliatómicos.

-Aniones monoatómicos: suelen corresponder a no metales que han ganado electrones

completando su capa de valencia.

Ejemplos

Compuesto

Cl- Ión cloruro

H- Ión hidruro

S2- Ión sulfuro

-Aniones poliatómicos: Se pueden considerar como procedentes de una molécula que ha

perdido protones.

Ejemplos

Compuesto

SO42- Ión sulfato

NO2- Ión nitrito

ClO- Ión hipoclorito

CATIONES

Son iones con carga positiva. Los hay monoatómicos y poliatómicos.

-Cationes monoatómicos: Suelen corresponder a metales que han perdido sus electrones de

valencia.

-Cationes poliatómicos: Muchos se forman al unirse un próton a un compuesto con pares de

electrones en su último nivel, otros son, simplemente el resultado de la ruptura de una

molécula

ejemplos

Compuesto

H2O+ Catión oxonio

NH3+ Catión amonio

7. ¿Por qué el agua destilada no conduce electricidad?

Las sales en el agua se disuelven en iones con carga positiva e iones con carga negativa, que conducen electricidad. El agua destilada no contiene sales disueltas y, por lo tanto, no conduce la electricidad y tiene una conductividad eléctrica de cero.

Sin embargo, cuando la concentración de las sales llega a un cierto nivel, la conductividad eléctrica ya no está directamente relacionada con la concentración de las sales en el agua. Esto es porque se forman pares de iones. Los pares de iones debilitan la carga de uno al otro,

de modo que por encima de un cierto nivel, un TDS (Total de Sólidos Disueltos) más alto no resultará en una conductividad eléctrica más alta.