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ANEXO 60

¿EN QUÉ DIFIEREN LOS ÓXIDOS METÁLICOS DE LOS NO METÁLICOS?

¿Cómo son los óxidos metálicos y los óxidos no metálicos?

Todo lo que existe en la naturaleza está formado por elementos químicos loscuales se encuentran la mayor parte de las veces combinados unos con otrosformando compuestos.El mundo que nos rodea se compone de muchos tipos de compuestos. Existen

algunos tan simples como el cloruro de sodio (sal de mesa) o el azcar paraendulzar. !tro compuestos son "xidos metálicos y "xidos no metálicos# dentro delos primeros podemos mencionar por su importancia al "xido de calcio llamadocomnmente cal que se utiliza en la manufactura de acero y cemento$ de entre los"xidos no metálicos son importantes el di"xido de carbono y el agua que son

productos de la combusti"n.

%a cal# así como otros "xidos metálicos# son s"lidos a temperatura ambiente.&ientras que los "xidos de los no metales como el di"xido de carbono y el agua# elprimero es un gas y el segundo es líquido a temperatura ambiente. En general los"xidos metálicos son s"lidos# mientras que los "xidos no metálicos pueden ser s"lidos# líquidos o gases. 'uede la estructura de estos compuestos ayudarnos aexplicar estas diferencias# veamos c"mo.

Enlace químico

ara entender la forma en que unos elementos se unen a otros y la influencia quetienen en las propiedades de los compuestos formados# debemos tener presenteque se requiere de energía para que un átomo de un elemento se una a otro yforme una mol*cula$ al unirse químicamente el compuesto formado tiende aalcanzar una mayor estabilidad# obteni*ndose el nivel más bajo de energía quepuede tener y que la uni"n entre los átomos de esos elementos se debe a ladistribuci"n electr"nica que posee cada uno en su ltimo nivel.+uando se dice que dos átomos están enlazados entre sí# quiere decir que seencuentran muy cerca uno del otro y que se mantienen unidos ba,o la acci"n deciertas fuerzas$ lo que llamaremos de aquí en adelante enlace químico. Estasuniones entre átomos pueden ser- entre átomos de un mismo elemento o entreátomos de elementos distintos.

l estudiar la formaci"n y las propiedades de diversos compuestos# se hangenerado algunos modelos para explicar las uniones entre los elementos que losconstituyen# la naturaleza de estas uniones va a determinar las propiedadesfísicas y químicas de los distintos compuestos# así tenemos que el cloruro desodio /a+l que es un s"lido a temperatura ambiente y presenta puntos de fusi"n yebullici"n muy altos# o bien# el alcohol etílico que es un líquido a temperaturaambiente y sus puntos de fusi"n y ebullici"n son muy ba,os.


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ara entender la forma en que los elementos se unen a otros y la influencia queesto tiene en las propiedades de los compuestos resultantes es necesariorecordar# como ya lo vimos en la primera unidad de este curso# que-

-

%a energía ,uega un papel fundamental en los procesos que ocurren en lanaturaleza ya que sin *sta no se podrían realizar infinidad de cambios. sí#para que un elemento se una a otro para formar un compuesto se requiere deenergía en sus diversas manifestaciones (calor# luz# corriente el*ctrica# energíaquímica).

- l formarse químicamente un compuesto *ste tiende a alcanzar una mayor estabilidad# obteni*ndose el nivel más ba,o de energía (cuando un átomo seune a otro para formar una nueva sustancia# dichos átomos tienden a alcanzar una mayor estabilidad).

- %as propiedades físicas y químicas de los elementos están determinadas por elnmero de electrones que tienen sus átomos en el ltimo nivel (electrones de

valencia).'or qu* se forma un enlace0e acuerdo con el nmero at"mico de los elementos# los electrones se distribuyenen diferentes niveles de energía. l establecer la distribuci"n electr"nica de loselementos se ha encontrado que para el caso de los gases nobles# con excepci"ndel helio (grupo 1222 " 34) tienen 4 electrones en su ltimo nivel. nteriormenteestos gases se consideraban inertes# es decir# incapaces de reaccionar frente aotra sustancia# lo cual se atribuy" a la distribuci"n de sus electrones en su nivelexterior# ocho. Esta idea fue la base para plantear que- el número de electronesdel último nivel de energía tiene que ver con la forma de reaccionar de loselementos para formar compuestos.

ero# antes de continuar# es necesario que recordemos algunos conceptosfundamentales como 'qu* dice la regla del octeto# 'qu* es el diagrama de%e5is

egla del octeto. %os átomos que participan en las reacciones químicas tienden aadoptar la configuraci"n electr"nica propia de un gas noble (con excepci"n delhelio)# tienen ocho electrones en su ltimo nivel# lo cual le confiere estabilidad asus átomos. %a regla del octeto se puede cumplir cuando existe una transferenciade electrones de un átomo a otro# o bien# por el hecho de compartir uno o máspares electrones.

0iagrama de %e5is. Es la representaci"n de los electrones del ltimo nivel de unátomo por medio de puntos# peque6os círculos o cruces# con la finalidad devisualizar lo que ocurre con estos electrones al formarse el enlace químico (estemodelo es una forma sencilla de representar enlaces y nada tiene que ver con laforma geom*trica o espacial de la estructura del átomo o de la mol*cula). +abedestacar que los electrones del ltimo nivel de un átomo son los responsables delcomportamiento químico.


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or e,emplo. ara representar esos electrones se ubica el elemento en la tablaperi"dica# por e,emplo el cloro está en el grupo 122(37) y período 8# y su nmeroat"mico es 37# así la distribuci"n electr"nica para este átomo es la representadaen la figura 3 donde en su ltima capa tiene 7 electrones que son los que serepresentan con puntos en el diagrama de %e5is en la figura 9.

9e 4e 7e • •

: Cl • • •

/iveles 3 9 8

;igura 3 ;igura 9

;ig. 3 0istribuci"n electr"nica segn


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ANEXO 61

+uestionario.!jercita lo aprendido"

En la siguiente tabla dibu,a para cada elemento el correspondiente nmero deelectrones de la capa externa de acuerdo a su posici"n en los gruposrepresentativos (grupos ) de la tabla peri"dica.

2 (3) 22 (9) 222 (38) 21 (3>) 1 (3?) 12 (3@) 122 (37)1222(34)

A


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ANEXO 62

FORMACIÓN DE ENLACES INTERATÓMICOS

#ransferencia o compartición de electrones en los enlaces iónicos y covalentes.

El hecho de que entre algunos elementos se transfieran electrones y otros loscompartan para formar compuestos# da origen a los enlaces químicos.ara que se forme un compuesto químico es necesario que los átomos de loselementos que se van a combinar se acerquen uno al otro# de tal forma que existauna interacci"n entre ellos. 0e acuerdo con las propiedades de estos átomos segeneran diferentes tipos de enlace.

!nlace iónico

Este tipo de enlace es aquel que resulta de la atracci"n electrostática entre uncati"n y un ani"n. El átomo de sodio cede un electr"n al cloro# por lo que seconvierten en iones /aF y +lG

/a H 3e → /aF

+l F 3e → +lG

l transferir el sodio su nico electr"n de la ltima capa al átomo de cloro#obtienen ambos la estructura electr"nica estable correspondiente a la del gasnoble más pr"ximo# en este caso el ne"n para el sodio y el arg"n para el cloro(figura 3). El enlace i"nico se presenta principalmente cuando se une un metal conun no metal.


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;ig. 3

Itilizando los diagramas de %e5is el proceso de formaci"n de los iones sodio ycloruro se puede representar como se muestra en la figura 9.

;ig. 9

Enlace covalente

El enlace covalente es la uni"n de átomos por compartici"n de electrones# seforma en mol*culas# como por e,emplo en la del hidr"geno A-A (ver figura 8)# estetipo de enlace se presenta principalmente cuando se unen dos no metales entresí.

;ig. 8


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El enlace covalente simple es compartimiento de un solo par de electrones comoen el caso del hidr"geno ya mencionado$ pero tambi*n se pueden presentar

enlaces covalentes mltiples que se forman por compartici"n de dos o mas paresde electrones entre dos átomos (ver figura >) .

;ig.>

El par electr"nico compartido se acostumbra representar mediante una línea de la

siguiente forma- AGA# !=!# /≡/

!tros e,emplos de mol*culas de compuestos con enlace covalente son el aguaA9!# amoniaco /A8 y metano +A># observa la figura ?.

;ig. ?Aemos estudiado que la electronegatividad es la tendencia que tiene un átomoenlazado a atraer hacía *l los electrones del enlace. En un enlace G< si los dosátomos tienen las mismas electronegatividades# y < atraerán a los doselectrones del enlace con igual intensidad siendo este caso un enlace covalentepuro# lo cual da lugar a mol*culas con una distribuci"n homog*nea de carga por lo que se denominan apolares (sin polos). Este sería el caso de las mol*culas decloro +l9# hidr"geno A9# nitr"geno /9 y oxígeno !9.


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epresentación de $e%is de enlaces interatómicos.Di los átomos del enlace tienen electronegatividades distintas# los electronescompartidos estarán más pr"ximos al elemento de mayor electronegatividad. Estees el caso de la mol*cula de ácido fluorhídrico AG;# el átomo de flor tiene una

mayor tendencia a atraer al par de electrones de enlace que el átomo dehidr"geno por lo tanto el par de electrones está más pr"ximo del átomo de flor

que del hidr"geno. En realidad los electrones de enlace están en constantemovimiento alrededor de los dos ncleos pero la diferencia de

electronegatividades entre el flor el hidr"geno provoca que el par de electronesde enlace permanezca más tiempo cerca del átomo más electronegativo (el flor)

creando así una distribuci"n asim*trica de los electrones de valencia y formando

lo que se denomina un dipolo el*ctrico con una carga el*ctrica parcial negativa ( δG)

sobre el átomo más electronegativo y una carga el*ctrica parcial positiva (δF)

sobre el hidr"geno. este tipo de enlace se le denomina enlace covalente polar.(figura @)

H :F: δFH - FδG

;ig. @ ;ig. @<

;ig. @. 0iagrama de %e5is para la mol*cula de ácido fluorhídrico# @


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7. 'or qu* se dice que el oxígeno es más reactivo que el nitr"geno Explica turespuesta

4. Ju* tipo de enlace químico presenta-

a) el oxígeno del aireb) una mol*cula de nitr"genoc) el compuesto amoniaco

K. El cloruro de un elemento tiene una temperatura de fusi"n de 7?LM+. Essoluble en agua y la disoluci"n acuosa# así como el cloruro fundido# son buenosconductores de la corriente el*ctrica. +on base en esta informaci"n indica el tipode enlace que posee este compuesto.

3L. =epresenta con puntos la capa de valencia segn %e5is para la siguientefamilia de elementos-

21(3>) + Ce Dn b

33. +ompleta la siguiente tabla# suponiendo que los elementos # N y Opertenecen a grupos (representativos) de la tabla peri"dica-

Elemento N O

Crupo 2

Estructura de%e5is

•• N •

+arga del i"n 9G

39. +onsidera los elementos hipot*ticos # N y O cuyas estructuras de %e5is sonlas siguientes-

•• •• •: : : N : : O:


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••

a) ' qu* grupos de la tabla peri"dica pertenece cada elemento

b) Escribe la estructura de %e5is del compuesto que formaría cada uno con elhidr"geno

38. Escribe la representaci"n de %e5is para-

a) e) <b) Di f) /c) Ae g) Dd) +a h) 2

3>. +lasifica los siguientes enlaces como i"nicos o covalentes. En caso de ser

covalentes# indica si son polares o no polares.

a) B2b) /!c) /a


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9.3%i3.LL

.LL

/aL.KL

&g3.9L

l3.?L

Di3.4L

9.3L

D9.?L

+l8.LL

BL.4L +a3.LL Ca3.@L Ce3.7L s9.LL De9.> L

+sL.7L


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el grado de polarizaci"n es proporcional a la diferencia entre suselectronegatividades. Di la diferencia es elevada (mayor a 3.7) se favorece laformaci"n de iones y la obtenci"n así de un compuesto i"nico. or el contrario# sila diferencia de electronegatividades es inferior a 3.7# hay que esperar laformaci"n de un compuesto básicamente covalente.

El enlace i"nico se puede explicar como un caso extremo del enlace covalente si eldesplazamiento del par de electrones compartidos hacia uno de los ncleos fuera tangrande que se rompiera el enlace# los átomos que forman la mol*cula se convierte eniones# uno positivo y uno negativo.%as mol*culas que contienen cloro- +l9# A+l y /a+l# son un e,emplo de la gradaci"nde la polaridad entre un enlace covalente no polar y otro i"nico. %o anterior serepresenta en la figura 3.

ANEXO 65+uestionario.

+on base en la informaci"n de la tabla de electronegatividades (anexo @># cuadro3) determina la diferencia de electronegatividad que existe entre los elementosque forman las siguientes mol*culas# predice el tipo de enlace que tendrían y qu*átomo o átomos se prevee que lleven la carga negativa-

a) !;9 i) &g+l9

b) A9D ,) A9De

c) /A8 P) %i8/

d) /;8 l) Dr;9

e) A8 m) +a


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g) 29 6) B+l

h) +a29 o)


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Don e,emplos de mol*culas dipolares A


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;ig. 9

!ntre los compuestos que contienen oxígeno y que forman puentes de 'idrógenose encuentran( no solo el agua( sino tambi)n el metanol C* +,*( etanol C - * ,*( y algunos otros alco'oles y a/úcares.

ANEXO 6#

ACTI$IDAD EXPERIMENTAL

0escubriendo la polaridad de los líquidosara este experimento necesitas lo siguiente-

• 9L m% de hexano• 9L m% de agua• > vasos desechables• 3 alfiler• 3 globo• 3 marcador indeleble

rocedimiento

3. &arquen uno de los vasos con la f"rmula del agua y otro con la del hexano.9. +on ayuda del alfiler realicen un peque6o agu,ero en el fondo de cada uno

de los vasos marcados.


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8. +oloquen un vaso sin agu,erar deba,o del vaso para agua para recibir ellíquido que caerá.

>. &ientras uno de ustedes frota el globo inflado sobre su cabello# otro viertasobre el vaso perforado un poco de agua. Ina vez que el globo est*cargado# ac*rquenlo al chorrito que cae por el agu,ero.

?. =epitan la prueba con hexano.@. Expliquen sus observaciones.7. 'Dervirá esta prueba para clasificar algunos líquidos como polares y no

polares Explica tu respuesta.

ANEXO 6%

MONADAS DEL A&!A

ara este experimentonecesitas lo siguiente-

• 9 monedas de 3 peso• 3 gotero• gua• lcohol etílico

(etanol) comercial

+oloca ambas monedas sobre una superficie plana. +on el gotero a6adelentamente gotas de agua a la moneda. '+uántas logras poner antes de que sederrame '+"mo se ve la superficie del agua =ealiza el mismo experimentoutilizando el alcohol. '%ograste colocar el mismo nmero de gotas de etanol quede aguaExplica tus resultados en t*rminos de interacciones entre las mol*culas queforman el agua y el etanol. Aaz en tu bitácora un dibu,o de c"mo te imaginas a lasmol*culas en ambos casos. +ompara tu dibu,o con el de tus compa6eros de clasey disctanlos con su profesor o profesora.


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ANEXO 6'

A CONSTR!IR P!ENTES( DE HIDRÓ&ENO

1as a utilizar nuevamente ligas y clips de colores. /ecesitas treinta clips de uncolor y quince de otro color. rimero construye las mol*culas de agua- enlaza unclip de un color (del que tienes en menor cantidad# *stos representarán al oxígeno)con dos del otro color (*stos representarán al hidr"geno). Na que hayas formadoquince mol*culas de agua# utiliza peque6os trozos de liga para enlazar# con un

nudo# un oxígeno de una mol*cula con un hidr"geno de otra mol*cula (en realidadpuedes enlazar al oxígeno con dos hidr"genos# pero deben ser de diferentesmol*culas de agua)# y así sucesivamente hasta enlazar las quince mol*culas deagua que formaste# trata de cerrar tu estructura uniendo la primera con la ltima.

hora contesta las siguientes preguntas-

3. '+rees que el agua podría formar redes gracias a los puentes dehidr"geno rgumenta tu respuesta.

9. '+rees que la interacci"n de puente de hidr"geno afecta a losdiferentes estados de agregaci"n del agua rgumenta tu respuesta ent*rminos de átomos y mol*culas e intensidad de la atracci"n entreellas.


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ANEXO #0

+uestionario.

3. 'Ju* diferencia existe entre un enlace interat"mico y un enlace intermolecular

9. 'Ju* es un enlace covalente polar

8. ' qu* se debe que se formen polos el*ctricos en una mol*cula con enlacecovalente polar

>. '+uántos enlaces covalentes polar están presentes en la mol*cula del agua

?. En qu* elemento de la mol*cula del agua se localiza-

El polo positivoEl polo negativo

@. 'Ju* propiedades presentan los compuestos con enlace covalente polar# comoel agua

7. Explica c"mo se forma el enlace de hidr"geno

4. Ju* tipo de enlace se presenta entre-

a) %os átomos de hidr"geno y oxígeno que forman la mol*cula del aguab) %as mol*culas del agua

K. 'Ju* otras sustancias# además del agua# presentan enlace de hidr"geno


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3L. El enlace covalente polar es un enlace interat"mico y el enlace o puente dehidr"geno es un enlace intermolecular. Explica la diferencia entre estos tipos deenlace.

ANEXO #1

DIFERENCIA EN LAS PROPIEDADES DE LOS COMP!ESTOS IÓNICOS ) CO$ALENTES

+on la informaci"n que hemos explicado hasta aquí# podemos ahora contestar lapregunta que inici" este bloque- 'en qu* difieren los "xidos metálicos de los nometálicos+omo ya vimos# el compuesto de cloruro de sodio se forma debido a la atracci"nentre iones sodio y cloruro que tienen cargas opuestas. %a fuerza electrostáticaque mantiene unidas las partículas con cargas opuestas dentro de un compuestoi"nico se llama enlace i"nico. %os compuestos que poseen este enlace soncompuestos i"nicos. +uando ocurren enlaces i"nicos entre metales y el oxígeno

que es un no metal se forman "xidos metálicos como por e,emplo la cal +a! y laherrumbre ;e9!8. %a mayoría de los otros compuestos i"nicos se llaman sales.Todos los compuestos i"nicos son s"lidos a temperatura ambiente# ninguno eslíquido ni gaseoso 'cuál es la raz"n

Deguramente has observado la seme,anza entre la sal comn# un s"lido i"nico y elazcar de mesa# un s"lido covalente. Din embargo# si calientas la sal en la estufano se fundirá aunque la temperatura sea alta. or el contrario# el azcar se funde auna temperatura relativamente ba,a 'afecta el tipo de enlace esta propiedad%as diferencias en propiedades son el resultado de las diferencias en las fuerzasde atracci"n. En un compuesto covalente# el enlace covalente entre los átomos de

las mol*culas es muy fuerte# pero la atracci"n entre las mol*culas individuales(fuerzas intermoleculares) es relativamente d*bil (son mil veces más d*biles quelos enlaces de los átomos de una mol*cula y mucho más d*biles que las fuerzasel*ctricas que unen los iones en un compuesto i"nico). (figura 3)

2ntensidad de fuerzas


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;uerzas ;uerzas puente de enlace enlacede %ondon dipolares hidr"geno covalente i"nico

;igura 3. 2ntensidad de las fuerzas en los enlaces químicos

0urante la formaci"n de un compuesto i"nico# los iones positivos y negativosestán empaquetados en un patr"n regular repetitivo que equilibra las fuerzas deatracci"n y repulsi"n entre los iones. Este empaquetamiento de partículas forma

un cristal i"nico como se ilustra en la figura 9.

En el cristal coexisten un gran nmero de iones positivos y negativos. %a fuerteatracci"n de iones positivos y negativos en un compuesto i"nico genera una redcristalina# la cual es una organizaci"n geom*trica tridimensional de partículas. Endicha red# cada i"n positivo está rodeado de iones negativos y cada uno de estos

está rodeado de iones positivos. 0ado que las fuerzas el*ctricas son de granintensidad es necesario un gran aporte energ*tico para separar sus iones. or lotanto# en los compuestos i"nicos no hay mol*culas individuales sino que seforman estructuras cristalinas s"lidas a temperatura ambiente. El punto de fusi"n#el punto de ebullici"n y la dureza son propiedades físicas que dependen de lafuerza de atracci"n de las partículas entre sí. 0ebido a que los enlaces i"nicos sonrelativamente fuertes# los cristales generados requieren de una gran cantidad deenergía para dividirse# por lo tanto# los cristales i"nicos tienen altos puntos de

;uerzasinterat"micas(entre los iones)

;uerzas

intramoleculares(al interior de la

mol*cula

;uerzas intermoleculares (entremol*culas vecinas) o fuerzas de 1an der Qaals


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fusi"n y ebullici"n comparados con los de las sustancias covalentes. Esta es laraz"n de que la sal de mesa no se funda al calentarla mientras que el azcar sí.

&uchas sustancias moleculares (sustancias covalentes) existen como gases o sevaporizan con rapidez a temperatura ambiente debido a las d*biles fuerzas

intermoleculares. El oxígeno !9# di"xido de carbono +!9 y el sulfuro de hidr"genoA9D son e,emplos de gases covalentes.

%a dureza se debe tambi*n a las fuerzas intermoleculares entre mol*culasindividuales# de manera que las mol*culas covalentes forman s"lidosrelativamente blandos. %a parafina es un e,emplo comn de un s"lido covalente.En estado s"lido# las mol*culas se alinean en un patr"n formando una redcristalina similar a la de un s"lido i"nico# pero con menos atracci"n entre laspartículas. %a tabla 3 resume las diferencias entre los compuestos i"nicos ycovalentes.

Tabla 3. +aracterísticas de los enlaces

C*+*,.+/,* El*,. , El*,. ,*l..=TR+I%D I/2T=2D 2ones positivos y

negativos&ol*culas

EDT0! ;RD2+! TE&E=TI=

&

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