Enlaces químicos y el estado sólido
Enlaces químicos y el estado sólido gy alcxwerO 1 110R6pp 17, 2011 g pagcs Generalidades de los enlaces químicos: * Son las fuerzas que mantienen unidos a los átomos. * Cuando los átomos se enlazan entre sí, aceptan, ceden o comparten electrones. Son los electrones de valencia quienes determinan de qué forma se unirá un átomo con otro y las características del enlace. Símbolos de Lewis: * El símbolo de Lewis para un átomo es una representación de sus electrones de valencia.
Esta representación contiene al símbolo del elemento y a los electrones de valencia mostrados con puntos, formando parejas sólo cuando los espines están pareados. Regla del octeto: ‘k El último grupo d familia de los gases n tabla periódica. Esto org to View nut*ge ta a VI (18), que forma la ás estables de la lectrones en su capa más externa, excepto el Helio que sólo tiene 2 electrones, que también se considera como una configuración estable. * Los elementos al combinarse unos con otros, aceptan, ceden o comparten electrones con la finalidad de tener 8 electrones en su nivel más externo, esto se conoce como regla del octeto.
Enlace iónico: Características * Está formado por un METAL y un NO
Enlace covalente * Está basado en la compartición de electrones, es decir, los átomos no ganan ni pierden electrones. * Está formado por elementos NO METALICOS. Pueden estar unidos por enlaces sencillos, dobles o triples, dependiendo de los elementos que se unen. Los compuestos formados por enlaces covalentes tienen las * Los compuestos covalentes pueden presentarse en cualquier estado de la materia: sólido, líquido o gaseoso. * Son malos conductores de calor y electricidad. * Tienen puntos de fusión y ebullición relativamente bajos. Son solubles en solventes no polares. Tipos de enlaces covalentes Covalentes polares – Un enlace polar se forma cuando los electrones son desigualmente compartidos entre dos átomos. Los enlaces polares covalentes ocurren porque un átomo tiene na mayor afinidad hacia los electrones que el otro (sin embargo, no tanta como para empujar completamente los electrones y formar un ión). En un enlace polar covalente, los electrones que se enlazan pasarán un mayor tiempo alrededor del átomo que tiene la mayor afinidad hacia los electrones. Covalentes no polares – La molécula H2 es un buen ejemplo del primer tipo de enlace covalente el enlace no polar. Ya que ambos átomos en la molécula H2 tienen una igual atracción (o afinidad) hacia los electrones, los electrones que se enlazan molécula H2 tienen una igual atracción (o afinidad) hacia los lectrones, los electrones que se enlazan son igualmente compartidos por los dos átomos, y se forma un enlace covalente no polar. Siempre que dos átomos del mismo elemento se enlazan, se forma un enlace no polar. Enlace metálico * El enlace metálico ocurre entre dos átomos de metales.
En este enlace todos los átomos envueltos pierden electrones de sus capas más externas, que se trasladan más o menos libremente entre ellos, formando una nube electrónica (también conocida como mar de electrones). Un metal típico es buen conductor de calor y de electricidad, es maleable, dúctil, de apariencia lustrosa, generalmente sólido, on alto punto de fusión y baja volatilidad. * Las propiedades físicas de los metales, principalmente la conducción de electricidad, pueden ser explicadas por el enlace metálico.
Elementos semiconductores * Un material semiconductor es aquel que tiene una conductividad eléctrica intermedia, entre la de los metales y los aislantes; y otras propiedades físicas no usuales. Semiconductores intrínsecos ‘k Poseen una conductividad eléctrica fácilmente controlable y, al combinarlos correcta y adecuadamente, pueden actuar como interruptores, amplificadores o dispositivos de almacenamiento. Por ejemplo: el Si (silicio) y Ge (germanio) Semiconductores extnnsecos * Estos se forman al agregar intencionadamente, a un semiconductor intrínseco sustancias dopantes.
Su conductividad dependerá de la concentración de esos átomos dopantes. Los hay de dos tipos: ‘k Semiconductores de tipo n (negativos): En las redes dopantes. Los hay de dos tipos: * Semiconductores de tipo n (negativos): En las redes de Si o Ge se introducen elementos del grupo 15 los cuales debido a que tienen un electrón más en su capa de valencia que los elementos de grupo 14 se comportan como impurezas donadoras de lectrones o portadores negativos. Semiconductores de tipo p (positivo): En este caso se introducen elementos de grupo 13 que presentan un electrón menos en su capa de valencia, por lo que comportan como aceptores o captadores de electrones. Fuerzas intermoleculares Dentro de una molécula, los átomos están unidos por fuerzas intermoleculares (enlaces iónicos, covalentes, metálicos). Estas son las fuerzas que se deben vencer para que se produzca un cambio químico. Son estas fuerzas, por tanto, que determinan las propiedades químicas de las sustancias.
Sin embargo, existen otras fuerzas que actúan sobre distintas oléculas o iones y que hacen que estos se atraigan o se repelan. Estas son las que determinan las propiedades físicas de las sustancias. Fuerzas de polaridad (dipolo-dipolo) Una molécula es un dipolo cuando existe una distribución asimétrica de los electrones debido a que la molécula está formada por átomos de distinta electronegatividad. Como consecuencia de ello, los electrones se encuentran preferentemente en las proximidades del átomo más electronegativo.
Se crean así dos regiones en la molécula, una con carga parcial negativa y otra con carga parcial positiva. Cuando dos moléculas polares se aproximan, se produce una tracción entre el polo positivo de una de ellas y el negativo de la otra. Esta fuerza de atrac atracción entre el polo positivo de una de ellas y el negativo de la otra. Esta fuerza de atracción entre dos dipolos es tanto más intensa cuando mayor es la polarización de dichas moléculas polares, es decir, cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad entre los átomos enlazados.
El momento dipolar Es un vector (orientado hacia la carga negativa y cuya magnitud depende de la intensidad de la carga y de la distancia de los átomos) que permite cuantificar la asimetría de cargas en la molécula. Fuerzas electrostáticas (ión-ión) Son las que se establecen entre iones de igual o distinta carga. Los iones de distinto signo se atraen. * Los iones del mismo signo se repelen. La magnitud de la fuerza electrostática viene definida por la ley de Coulomb y es directamente proporcional a la magnitud de las cargas e inversamente proporcional a la magnitud al cuadrado de la distancia que las separa.
Con frecuencia este, este tipo de interacción recibe el nombre de puente salino. Son frecuentes entre una enzima y su sustrato, entre los aminoácidos de una proteína o entre los ácidos nucleicos y las proteínas. Fuerzas ión-dipolo Son las que se establecen entre un ión y una molécula polar. La capa de agua de hidratación que se forma en torno a ciertas proteínas y que resulta de tan importante para su función se forma gracias a estas interacciones. Fuerzas ión-dipolo inducido Tiene lugar entre un ión y una molécula apolar.
La proximidad del ión provoca una distorsión en la nube electrónica de la molécula apolar que convierte en una molécula polarizada. En este momento se produce una atracción entre el momento se produce una atracción entre el lón y la molécula polarizada. Fuerzas de van der Waals Cuando se encuentran a una distancia moderada, las moléculas se atraen entre si pero, cuando sus nubes electrónicas empiezan a solaparse, las moléculas se repelen con fuerza. El término fuerzas de van de Waals engloba colectivamente a las fuerzas de atracción entre las moléculas.
Son fuerzas de atracción débiles que se establecen entre moléculas electricamente neutras (tanto polares como no polares), pero son muy numerosas y desempeñan un papel fundamental en multitud de procesos biológlcos. Fuerzas dipolo-dipolo inducido Tienen lugar entre una molécula polar y una apolar. En este caso, a carga de una molécula polar provoca una distorsión en la nube electrónica de la molécula apolar y convierte, de modo transitorio, en un dipolo. En este momento se establece una fuerza de atracción entre las moléculas.
Fuerzas dipolo instantáneo-dipolo inducido También se llaman fuerzas de dispersión o Fuerzas de London. Son fuerzas atractlvas débiles que se establecen fundamentalmente entre sustancias no polares, aunque también están presentes en sustancias polares. Se deben a las irregularidades que se producen en a nube electrónica de los átomos de las moléculas por efecto de la proximidad neutra. La formación de un dipolo instantáneo en una molécula origina la formación de un dipolo inducido en una molécula vecina de manera que se origina una débil fuerza de atracción entre las dos.
Estas fuerzas son mayores al aumentar el tamaño y la asimetría de las moléculas. puentes de hidrogeno Constituyen un caso especial de interacción dipolo-dipolo. Se producen cuando un átomo de hidrógeno está unido covalentemente a un elemento que sea: * Muy electronegativo y con dobletes electrónicos sin compartir. * De muy pequeño tamaño y capaz, por tanto, de aproximarse al núcleo del hidrógeno. Estas condiciones se cumplen en el caso de los átomos: F, Oy N.
El enlace que forma al puente de hidrogeno es muy polar y el átomo de hidrógeno es un centro de cargas positivas que será atraido hacia los pares de electrones sin compartir de los átomos electronegativos de otras moléculas. Se trata de un enlace débil. Sin embargo, como son muy abundantes, su contribución a la cohesión entre las biomoléculas es grande. Muchas de las propiedades físicas y químicas del agua se deben a los puentes de hidrógeno.
Cada molécula de agua es capaz de formar 4 puentes de hidrógeno, lo que explica su elevado unto de ebulllcón, ya que es necesario romper gran cantidad de puentes de hidrógeno para que una molécula de agua pase al estado gaseoso. Este enlace es fundamental en bioquímica, ya que: * Condiciona en gran medida la estructura espacial de las proteínas de los ácidos nuclecicos * Y está presente en gran parte de las interacciones que tienen lugar entre distintos tipos de biomoléculas en multitud de procesos fundamentales para los seres vivos. ropiedades físicas Hay determinadas magnitudes físicas de la materia que no permiten diferenciar unas sustancias de otras y por ellos se les denomina Propie a materia que no permiten diferenciar unas sustancias de otras y por ellos se les denomina Propiedades generales de la materia. Para distinguir unas sustancias de otras hay q recurrir a las propiedades especficas, que si son propias de cada sustancia. Propiedades generales de la materia: Volumen – Se relaciona con el espacio que ocupa un sistema material ya sea un sólido, líquido o gas. Masa – Se define como la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Propiedades especificas de la materia: * Densidad – Se define como la masa por unidad de volumen. * Ductilidad — Facilidad para transformarse en hilos. Maleabilidad – Capacidad para convertirse en láminas. * Dureza – Resistencia que opone un cuerpo a ser rayado. ‘k Tenacidad – Resistencia que opone un cuerpo a romperse. * Viscosidad – Propiedad de los líquidos de circular con dificultad por conductos. Elasticidad – Facilidad para recuperar la forma primitiva una vez que cesa la fuerza que provoca la deformación. * Puntos de fusión y ebullición – El cambio de estado de sólido a líquido se llama fusión a la temperatura constante a la que se produce punto de fusión. De igual forma si un líquido pasa a estado gaseoso hablamos de ebullición y la temperatura a la que e produce será el punto de ebullición * Capilaridad y tensión superficial – Propiedades de ciertos líquidos originados por las fuerzas de cohesión entre las moléculas del líquido y otros objetos.
Estructura de los materiales Todos los materiales están integrados por átomos los que se organizan de diferentes maneras, dependiendo del material que se t integrados por átomos los que se organizan de diferentes maneras, dependiendo del material que se trate y el estado en el que se encuentra. Un sólido es un material que posee forma y volumen definidos y que es una sustancia constituida por átomos metálicos, átomos o metálicos, iones ó moléculas.
Los sólidos se pueden clasificar teniendo en cuenta el arreglo interno de sus partículas, en amorfos y cristalinos. * Amorfos – Materiales en los que sus átomos siempre están en desorden o desalineados aún en su estado sólido. No presentan una disposición interna ordenada por lo tanto no tienen ningún patrón determinado. Amorfo quiere decir que no tienen forma. * Cristalinos – Cuando las moléculas que componen un sólido están acomodadas regularmente, decimos que forman un cristal, y al sólido correspondiente le llamamos sólido cristalino o fase.
Porque las partículas macroscópicas que los forman (los cristales) tienen formas regulares: si examinamos cristales de cloruro de sodio bajo una lente de aumento, veremos que los cristales tienen forma de pequeños cubos. Celda unitaria – Es la unidad estructural que se repite en un sólido, cada sólido cristalino se representa con cada uno de los siete tipos de celdas unitarias que existen y cualquiera que se repita en el espacio tridimensional forman una estructura divida en pequeños cuadros. A un modelo simétrico, que es tridimensional de varios puntos que define un cristal se conoce como una red cristalina.
