tema 3 : enlace covalente - home | universidad de …fgarciac/pdf_biologos/ch03 [modo de...química...

Química 2009-10

1

Francisco García Calvo-Flores

Tema 3 : Enlace covalente

Contents3-1 Enlace covalente3-2 Teoría de Lewis3-3 Electronegatividad y potencial elestrostático3-4 Teoría de repulsión de pares de e de valencia3-5 Teoría de enlaces de valencia3-6 Hibridación3-7 Enlaces del Carbono3-8 Orbitales moleculares3-9 Enlace metálico3-10 Enlace y propiedades

Tema 3 Diapositiva 2 de 76F. G. Calvo-Flores

Química 2009-10

2

Enlace covalente

• Resultante del hecho de compartir electrones

• Fuerza resultante entre fuerzas atractivas electrones-núcleos y repulsivas electrón-electrón y núcleo-núcleo


Diagrama de energía potencial


Química 2009-10

3

Teoría de Lewis

• Electrones de valencia juegan un papel fundamental.T f i t t l d ll• Transferencia total de e- lleva a enlaces iónicos

• Compartir e- lleva a enlaces covalentes

• Los átomos tienden a adquirir la configuración de gas noble porconfiguración de gas noble por transferencia o compartición (teoría del octeto) Gilbert Newton Lewis (1875 –1946)

Tema 3 Slide 5 of 43F. G. Calvo-Flores

Símbolos de Lewis

• El símbolo del elemento representa el núcleo y los electrones que rodena al núcleo salvo l d l ilos e- de valencia.

• Con puntos se representan los e- valencia.

Si•

••

•

•• •• •• •• ••N••

• P••

• As••

• Sb••

• Bi••

•

••Al••

• Se•• •••

Ar••

••

••I •••

••

••


Química 2009-10

4

Estructuras de Lewis en compuestos iónicos

Ba•

• O•••

•••

••O••

••

••Ba

2+ 2-BaO

Mg•

•

Cl•••

••

••Cl••

••Cl••

••

••Mg

2+ -2MgCl2

Cl•••

••


Enlaces covalentes


Química 2009-10

5

Elementos que forman moléculas diatómicas

F. G. Calvo-Flores Tema 3 Diapositiva 9 de 76

Enlaces covalentes coordinados

+

HN ••

HH

HNH

HH

H

+

Cl ••Cl••

••

••

-


Química 2009-10

6

• Enlace doble

Enlaces múltiples

C••

••

O••

• •• •

O••

• •

• •CO O

•

••

•••

••

••

••

• Enlace triple

•• • • •

•CO O ••

•••

••••

••CO O

••

••

••

••

N••

••

•N N

•

••

•

•

••

•N••

•••

N N•

••••

•N N ••••


Carga formal

• Cf = V–(N + ½ P)V ú d l d l i• V = número de electrones de valencia

• N = número de electrones no enlazantes• P = número de electrones compartidos


Química 2009-10

7

Estructuras de Lewis

• Se representan todos los electrones de valenciavalencia .

• Los electrones selen estar apareados• Los átomos suelen estar rodeados de ocho

electrones salvo el H que lo está de dos• Se representan los enlaces multiples• Se representan los enlaces multiples

– C, N, O, S, P.


Estructura desarrollada

H H

• Átomo/s central/el y atomo/s terminal/es

CHH

HC

HO

• Los hidrógenos son siempre terminales• Los átomos centrales tienen la menor

electronegatividadelectronegatividad• El carbono es siempre central• Generalmente la estructuras son compactas y

simétricasTema 3 Diapositiva 14 de 76F. G. Calvo-Flores

Química 2009-10

8

Resonancia

• Moléculas que se representan con más de una estructura de Lewis

O O O O O O••••••

••

••••

••••

••••

••

••+ +- -

O O O•••• ••+ -½ -½ O O O••••


Excepciones a la regla del octeto

• Especies con un nº de e- impar.

N=O ••

••

•••

H C H

H

•O—H••H—C—H •

O H••


Química 2009-10

9


• Octetos Incompletos

B

F

FF

••••

••

B

F

FF

-

+

••

•• ••

B

F

FF

••

-

+

•• ••



• Octetos expandidos.

P

Cl

ClCl

••••

••

P

Cl

Cl

Cl

••••

••

Cl

ClS

F

F

F

••••

••

F

F

F••

••

••

••


Química 2009-10

10

Capas de valencia expandidas


Electronegatividad


Química 2009-10

11

Porcentaje de enlace iónico


Mapas de potencial electrostático

NaCl Cl2H Cl

δ+ δ-

Iónico Covalente polar Covalente no polar

HCl


Química 2009-10

12

Teoría de repulsión de pares de e de valencia

• VSEPR: Valence-Shell Electron-Pair Repulsion modelRepulsion model

• Los pares de electrones que forman parte de los enlaces covalentes o pares no enlazantes repelen adoptando una posición que minimice la energía de repulsióng p


Modelo de globos


Química 2009-10

13

Sistema de dos pares de e-


Sistema de tres pares de e-

Tres pares enlazantesTres pares enlazantes

Dos pares enlazantes


Química 2009-10

14

Sistema de cuatro pares de e-


Sistema de cinco pares de e-


Química 2009-10

15

Sistema de cinco pares de e-


Sistema de seis pares de e-


Química 2009-10

16

Sistema de seis pares de e-


ResumenPares de e-

Enlazantes no enlazantes geometría


Química 2009-10

17

ResumenPares de e-



ResumenPares de e-



Química 2009-10

18

Longitud de enlace


Energías de enlace


Química 2009-10

19

Energías de enlace


Teoría de enlaces de valencia

• Modelo mecano-cuántico de teoría de enlaceL l d l i t d• Los enlaces se dan por solapamiento de orbitales atómicos

• Loa átomos conserva sus orbitales pero los electrones está compartidos entre los átomos

• Cuanto mayor es el solapamiento más fuerteCuanto mayor es el solapamiento más fuerte es el enlace

• No justifica ciertas geometrías


Química 2009-10

20

Enlaces de valencia

Enlaces sigma (σ)


Hibridación

• Caso del metano CH4


Química 2009-10

21

Hibridación sp3


Hibridación sp3


Química 2009-10

22

Hibridación sp3: metano


Metano y amoniaco


Química 2009-10

23

Estructura del agua


Hibridación sp2 (Boro)


Química 2009-10

24

Hibridación sp2


Hibridación sp2 para el carbono


Química 2009-10

25

Hibridación sp (berilio)


Otras hibridaciones


Química 2009-10

26

Enlaces del C

• El carbono puede formar enlaces consigo mismomismo– Sencillos C-C– Dobles C=C– Triples C≡C

• Cadenas y ciclosCade as y c c os• Con otros elementos

– H, O, N, X, Metales C


Hibridación sp3


Química 2009-10

27

Hibridación sp3


Hibridación sp3


Química 2009-10

28

Hibridación sp3


Hibridación sp2


Química 2009-10

29

Hibridación sp2 : enlaces dobles


Hibridación sp2 : enlaces dobles


Química 2009-10

30

Hibridación sp : enlaces triples


Enlace triple en el C


Química 2009-10

31

Longitudes y ángulos de enlace


Con hibridación sp3

C-C , C-H, C-X, C-O, C-S, C-N, , , , ,

Con hibridación sp2

C=C, C=O, C=N, C=S

Con hibridación sp-CΞC, -CΞN,


Química 2009-10

32

Teoría de orbitales moleculares

• Orbitales atómicos: F ió d d l d d d ib l– Función de onda al cuadrado describe la probabilidad de encontrar al electrón en un átomo dado

• Orbital molecular: – Función de onda al cuadrado describe la

probabilidad de encontrar al electrón en una molécula


Orbitales moleculares

• Combinación lineal de orbitales atómicosΨ + Ψ– Ψ1 = φ1 + φ2 Ψ2 = φ1 - φ2


Química 2009-10

33

Molécula de Hidrógeno


Orden de enlace

• Las moléculas estables tienen un mayor nº de electrones enlazantes que antienlazantesde electrones enlazantes que antienlazantes

Orden de enlace =(nº e- enlazantes – nº e- antienlazantes)

2


Química 2009-10

34

Orbitales implicados

• El primer periodo: – sólo se usan orbitales s

• Segundo periodo: – se usan orbitales s y p

• Solapamiento con orbitales p– Uniones sigma (σ)– Uniones pi (π)

Tema 3 Slide 67 of 43F. G. Calvo-Flores

Combinación de orbitales p


Química 2009-10

35

OM primer periodo

OE = (1-0)/2 = ½

OE = (e-enlaz. - e-

antienlaz )/2

OE (1-0)/2 ½ H2+

OE = (2-0)/2 = 1 H2

OE = (2-1)/2 = ½ He2+

OE = (2-2)/2 = 0 He2


OM en moléculas heteroatómicas


Química 2009-10

36

Enlace metálico

• Teoría del mar de electrones

Fuerza aplicada


Enlace metálico

• Teoría de bandasE t ió t í OM– Extensión teoría OM

• N/2 están llenosBanda de valencia.

• N/2 están vacíos.Banda de conducciónBanda de conducción


Química 2009-10

37

Conductores y no conductores


Semiconductores


Química 2009-10

38

Propiedades de las sustancias iónicas

• Las sustancias iónicas se encuentran en la naturaleza formando redes cristalinas, por tanto son sólidas.

• Su dureza es bastante grande, y tienen por lo tanto puntos de fusión y ebullición altos.

• Son solubles en disolventes polares como el aguaagua.

• Disueltos o fundiados tienen una conductividad alta.


Propiedades de los compuestos covalentes.• Los compuestos covalentes suelen presentarse en

estado líquido o gaseoso aunque también pueden ser sólidos.

• Sus puntos de fusión y ebullición no suelen ser elevados.

• La solubilidad de estos compuestos es elevada en disolventes polares, y nula su capacidad conductora.conductora.

• Los sólidos covalentes macromoleculares, tienen altos puntos de fusión y ebullición, son duros, malos conductores y en general insolubles.


Química 2009-10

39

Propiedades de los metales

• Suelen ser sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio, y sus puntos de fusión y b lli ió í t bl tebullición varían notablemente.

• Las conductividades térmicas y eléctricas son muy elevadas.

• Presentan brillo metálico. • Son dúctiles y maleables. • Pueden emitir electrones cuando reciben energía

en forma de calor.


tema 3 : enlace covalente - home | universidad de …fgarciac/pdf_biologos/ch03 [modo de...química...

Documents