Unidad V Y Vl

Unidad V

EL ENLACE QUIMICO
-Es la fuerza que une a los átomos al formar las moléculas.
-Es un proceso de estabilización, en donde cada átomo trata de alcanzar la configuración electrónica del gas noble más cercano. Los gases nobles tienen 8 electrones de valencia, es por eso que se dice que se cumple la "regla del octeto".
-La energía de estabilización se denomina también la energía de enlace.
-Los electrones de valencia son aquellos que se encuentran en los orbitales de mayor número cuántico principal más los que están en orbitales con el número cuántico principal anterior al mayor incompletos.

TIPOS DE ENLACES Y POLARIDAD DE LOS ENLACES
a. ENLACE IONICO: Cesión de electrones, de parte de un átomo fuertemente electropositivo a otro fuertemente electronegativo. Formación de iones positivos y negativos y atracción electrostática entre ellos.
b. ENLACE COVALENTE. Compartición de parejas de electrones entre átomos de parecida o igual electronegatividad. Electrones compartidos con spines opuestos y atracción magnética.




Diferencia de electronegatividad



ENLACE COVALENTE DATIVO Y CARGAS FORMALES

Enlace covalente dativo: uno de los átomos participantes del enlace es el que aporta la pareja de electrones al enlace, va acompañado de desbalances de cargas eléctricas.
Los desbalances de cargas eléctricas se detectan mediante el cálculo de las cargas formales.

CF = N° de electrones de valencia - ( N° electrones no enlazantes + 1/2 N° electrones enlazantes )

LA RESONANCIA ELECTRÓNICA
" Cuando para una molécula se puede escribir varias configuraciones de Lewis correctas (sin cambiar de posición los átomos)”
La verdadera configuración es una mezcla de todas ellas que se denomina hibrido de resonancia.
Ejemplo: el dióxido de carbono



Reglas de la resonancia electrónica
1).- Al escribir estructuras resonantes se desplazan electrones y nunca átomos.
2).- Todas las formas resonantes del híbrido deben tener el mismo número de electrones apareados.

3).- Las estructuras con mayor número de enlaces son más contribuyentes. Las estructuras con cargas eléctricas son menos contribuyentes.

4).- Las estructuras con carga negativa en el átomo más electronegativo son más contribuyentes que aquellas que tienen la carga negativa en el átomo menos electronegativo.

5).- Las estructuras con cargas de distinto signo más próximas, son más contribuyentes.

6).- Las estructuras con cargas de igual signo muy próximas, tienen poca contribución.

EL ENLACE QUÍMICO Y LA MECANICA CUANTICA

La Mecánica Cuántica contempla la combinación matemática de las funciones de ondas de orbitales atómicos para dar orbitales moleculares

ENERGÍA DE LOS ORBITALES MOLECULARES ENLAZANTES Y ANTIENLAZANTES EN FUNCIÓN DE LA DISTANCIA INTERATÓMICA
Orbital molecular enlazante: es la suma de las funciones atómicas donde se sitúa la pareja de electrones con opuestos spines, se visualiza como la superposición de orbitales atómicos.
.
Existe una estabilización a medida que los átomos se acercan, ya que predomina las fuerzas de atracción entre los átomos pero también si estos se acercan demasiado se produce una desestabilización producto elas fuerzas de repulsión interatómicas. La menor energía corresponde a un pozo de energía en que se encuentran los átomos en equilibrio respecto de las atracción y la repulsión interatómicas, este pozo de energía determina la distancia internuclear llamada también longitud de enlace.

La diferencia de funciones atómicas genera un orbital molecular antienlazante marcado por fuerzas de repulsión en donde la la mayor estabilidad se alcanza cuando los átomós están separados a gran distancia.
En este orbital los electrones se encuentran con spines paralelos, ahí se produce el proceso de ruptura del enlace.



TIPOS DE UNIONES
Combinación de orbitales atómic



Unión (sigma)

Composicion orbitales p



Unión (pi)

TIPOS DE ENLACES Y UNIONES




GEOMETRÍA MOLECULAR

LA HIBRIDACIÓN DE ORBITALES

Difracción de rayos x: se puede determinar la disposición de los átomos en el espacio.
Hibridación de los orbitales atómicos: modelo de reordenamiento posicional de orbitales atómicos.
Existen diferentes formas de hibridación y la forma que en definitiva adopte un átomo decidirá la orientación espacial de sus orbitales ósea la geometría molecular.

CRITERIOS PARA DECIDIR LA HIBRIDACIÓN


1:- CRITERIO MULTIPLICIDAD DE LOS ENLACES

Hay que observar la multiplicidad de los enlaces, esto es, cuántas uniones pi deben formarse. Para cada unión pi un átomo debe disponer un orbital p.

Dos uniones pi obligan a un átomo a tener 2 orbitales p, o sea que, la hibridación debe ser sp.


Una unión pi requiere un orbital p. Por lo tanto el átomo puede tener hibridación sp o sp2,pero no sp3 (esta no tiene orbitales p). La ambigüedad se resuelve mediante el siguiente criterio complementario.


2.-CRITERIO DE REPULSIÓN DE PAREJAS DE ELECTRONES

Máximo ángulo de separación: cuando las parejas de electrones enlazantes o no enlazantes, se repelen al tener la misma carga .

Como se puede observar, si el número de parejas de electrones alrededor de un átomo es tres la hibridación es sp,
En cambio, si el número de parejas de electrones es cuatro la hibridación es sp2.

Cuando existen solamente uniones  la hibridación se determina sólo en base del criterio de repulsión de parejas.
Cuando hay sólo una unión  no hay hibridación.

Dos parejas de electrones la hibridación es sp , tres parejas de electrones la hibridación es sp2 y cuatro parejas de electrones la hibridación es sp3 .

OTRAS HIBRIDACIONES Y LAS PRINCIPALES GEOMETRIAS MOLECULARES



LA LONGITUD Y LA ESTABILIDAD DE LOS ENLACES DE ATOMOS HIBRIDIZADOS.
Puesto que los orbitales s son pequeños y de baja energía comparados con los orbitales p que son de mayor alcance y mayor energía, los enlaces de átomos hibridizados mantendrán aquellas características según el grado de carácter s o p tenga cada situación.

Unidad Vl

PROPIEDADES FISICOQUIMICAS
DE LAS SUSTANCIAS PURAS

Propiedades fisicoquímicas: tipos de enlace, direccionalidad, rasgos eléctricos y otras características moleculares.
Fortaleza del enlace es la energía necesario para romper el enlace y es directamente proporcional a la energía de estabilización o energía liberada.

El enlace covalente es el más fuerte, lo sigue el iónico y finalmente el metálico que es el más débil.



MOLECULAS GIGANTES
- Arreglos de átomos, unidos por fuerzas de enlace químico (interatómico).
-Se representan por su fórmula empírica.
-Hay tres grandes tipos de moléculas gigantes: enlace iónico, covalente y metálico.


COVALENTES TRIDIMENSIONALES
- Son arreglos tridimensionales de átomos iguales o diferentes unidos por enlaces covalentes siguiendo las reglas de hibridación.
- Son las más rígidas, duras o resistentes que se conocen.
- Tº de fusión muy altas.
- Se descomponen químicamente por el calor antes de entrar en fusión.
- Son insolubles.
- Ejemplo: carbono en forma de diamante (hibridación sp3)
Láminas de sicilio de la nariz del discovery




COVALENTES BIDIMENSIONALES
- Es cuando la red de enlaces se teje en dos dimensiones
- Baja fusión
- Insolubles
- Fuerza de atracción entre mallas es débil
- Ejemplo: carbono e n la forma de grafito en que los C están hibridizados sp2. El grafito es conductor eléctrico.



COVALENTES UNIDIMENSIONALES

Corresponde a las sustancias denominadas polímeros, largas cadenas de unidades conectadas por enlaces covalentes.

Los homopolímeros que repiten unidades iguales (-A-A-A-A-A-A- ; -(A)- n ).

Los copolímeros que repiten unidades distintas ( A-B-A-B-A-B- ; ( -A-B-) n ).

Polímero flexible o plegables: forman estructuras sólidas bifásicas( cristalinas-amorfas) que son quebradizas, se pueden disolver o fundir con facilidad.
Macromoléculas rígidas: no tienen favorable el factor entrópico, difíciles de fundir y solubilizar. En sólidos son monofásicos y de mucha resistencia.
Un gran número de macromoléculas se encuentran entre estas dos situaciones extremas y el grado de endurecimiento o ablandamiento depende de la Tº.
Los procesos de ablandamiento sobreviven en zonas de tº bien definidas para cada tipo de macromoléculas.

La celulosa es un polímero natural, estructuras semirrígidas, por los puentes de H (debido a los grupos OH) son comprensibles las dificultades para la fusión y solubilización.

Iónicas:
-Moléculas gigantes unidas por enlaces iónicos.
-Arreglo geométrico simple: cuando iones positivos y negativos son monoatómicos.
-La temperatura de fusión elevadas alrededor de los 1000ºC
-En estado sólido o cristalino, donde los iones se encuentras atrapados
-No conduce la corriente eléctrica, pero si la conducen en estado fundido
-Pueden ser solubilizadas, algunas veces mediante solventes con moléculas polares como en el caso del agua.

Metálicas:
-Átomos metálicos, al ser electropositivos se desprenden de sus electrones pasando a formar iones positivos.
-Punto de fusión medianamente altos.
-Metales como el Hg, Cs y Fr son líquidos a tº ambiente
-La movilidad del enlace metálico confiere a los metales su blandura, las convierte en dúctiles y maleables.
-La movilidad de los electrones se traduce en la capacidad de conducción de la corriente eléctrica y también es responsable de la conductividad térmica.
Los metales promueven sus electrones de orbitales p vacios que se encuentran energéticamente cercanos formando estos últimos orbitales.
Los no metales tienen electrones en orbitales p y los orbitales s siguientes vacios se encuentran energéticamente lejanos.