Propiedades materiales con enlaces iónicos, covalentes y polares

Introducción

Los átomos se agrupan para formar agregados con propiedades muy distintas a las que tienen cuando se presentan en forma de elementos. Así, por ejemplo, a partir de carbono que es sólido y negro, y el oxígeno e hidrógeno que son gases incoloros e inodoros, se puede obtener tanto la blanca y dulce azúcar como el volátil e intoxicante etanol.

Los átomos se combinarán en pares si sus estructuras resultantes adquieren una estabilidad mayor que los átomos separados. Así, por ejemplo, un átomo de hidrógeno H´ es inestable. Cuando dos átomos de hidrógeno se combinan para formar una molécula de hidrógeno H:H alcanzan mayor estabilidad.

Propiedades de los materiales de los enlaces iónicos

Se une un metal del lado izquierdo de la tabla periódica, con pequeña electronegatividad, y un no metal del lado derecho, con electronegatividad alta. El origen del enlace es puramente electrostático. (Garritz, 1998)

La unión de los cationes y aniones producen compuestos iónicos en los que los iones se ordenan y forman lo que se conoce como redes cristalinas. (Guevara, 2008)

Como cada ion está enlazado con más de un ion de signo contrario, se requiere mucha energía para separarlos, de allí que los puntos de fusión y ebullición de los compuestos sean altos.

Recuerda que para fundir se requiere romper la estructura ordenada y al hervir se forman gases cuyas partículas están muy separadas e interactúan débilmente.

La propia estructura ordenada de los sólidos iónicos explica, en un principio su dureza, ya que no hay lugar hacia donde se desplacen los iones bajo presión. Además, son quebradizos, ya que si un deslizamiento coloca iones del mismo signo enfrente unos de otros, éstos se repelen.

Los elementos que están enlazados a través de un enlace iónico tienen sus electrones muy bien localizados, por lo que no conducen la electricidad ni el calor. Sin embargo, cuando están fundidos, sus iones se vuelven móviles y pueden conducir la corriente. (Garritz, 1998)

2.1 Compuestos iónicos

1.- Hay sólidos con altos puntos de fusión (típicamente menor que 400°C).

2.- Muchos son solubles en disolventes polares, tales como agua.

3.- La mayoría son insolubles en disolventes no polares, tales como hexano, C6 H14

4.- Los compuestos fundidos conducen bien la electricidad porque contienen partículas cargadas móviles (iones).

5.- Las disoluciones acuosas conducen bien la electricidad porque contienen partículas cargadas móviles (iones).(Whitten, 1998)

Propiedades de los materiales de los enlaces covalentes

El hidrógeno gaseoso (H2) tiene la masa molar más pequeña de cualquier elemento, y el hidruro de litio (LiH) tiene la masa molar más pequeña de cualquier compuesto. Tanto el hidrógeno como el litio están en el grupo 1A de la tabla periódica y los átomos de ambos elementos tienen un electrón de valencia. Sin embargo el H2 es un gas a temperatura ambiente, es prácticamente insoluble en agua, es un aislante eléctrico y arde fácilmente en el aire. El hidruro de litio es un sólido, reacciona con el agua para formar H2, cuando está fundido conduce la electricidad y arde en forma espontánea cuando se expone al aire húmedo a altas temperaturas. Por lo tanto, el hidruro de litio consiste en cationes Li+ y aniones H- y ambos tienen la misma configuración electrónica que un átomo de He.

El hidruro de litio tiene propiedades características de un compuesto iónico: es un sólido cristalino a temperatura ambiente y tiene un punto de fusión elevado.

El hidrógeno gaseoso, en cambio, no tiene ninguna de las propiedades de un compuesto iónico; consiste en moléculas de H2. Cada molécula de H2 se mantiene unida por un enlace covalente: una fuerza de atracción entre dos átomos que es el resultado de compartir uno o más pares de electrones. Los átomos de los compuestos moleculares están conectados por enlaces covalentes. (Moore, 2000)

3.1 Compuestos covalentes

1.- Son gases, líquidos o sólidos con bajos puntos de fusión (típicamente es mayor que 300°C).

2.- Muchos son insolubles en disolventes polares.

3.- La mayoría son solubles en disolventes no polares, tales como el hexano, C6 H14.

4.- Los compuestos líquidos y fundidos no conducen la electricidad.

5.- Las disoluciones acuosas habitualmente son malas conductoras de electricidad porque la mayoría no contiene partículas cargadas. (Whitten, 1998)

En los compuestos covalentes se aplica la regla llamada de "semejantes disuelve a semejante". Es decir un compuesto no polar como tetracloruro de carbono no se disolverá en agua (la cual es sumamente polar), pero sí en benceno el cual es no polar. (Salvador, 1998)

Propiedades de los materiales de los enlaces covalentes polares

Ocurre cuando la diferencia de electronegatividad es mayor que cero y menor que dos, presentándose cuando dos átomos de elementos diferentes se unen covalentemente y los electrones son compartidos, pero desigualmente.

Como consecuencia de esto, en la molécula se constituyen dos polos, uno con carga negativa y la vecindad del núcleo de elementos de mayor electronegatividad y otro con carga parcial positiva en la zona del elemento de menor electronegatividad. (Salvador, 1998)

Se denomina enlace covalente polar, o simplemente enlace polar porque los electrones pasan más tiempo en la vecindad de un átomo que del otro. La evidencia experimental indica que en la molécula de HF los electrones pasan más tiempo cerca del átomo de flúor (F). Este reparto de electrones es comparable a una transferencia parcial de electrones o un desplazamiento de la densidad electrónica del H al F, como suele representarse. Como consecuencia del reparto desigual del par de electrones de enlace, alrededor del átomo de flúor hay una densidad electrónica hasta cierto punto mayor, y en forma correspondiente, una menor densidad electrónica cerca del hidrógeno. A menudo se piensa en enlace de HF y otros enlaces polares como un punto intermedio entre un enlace covalente (no polar), donde los electrones se comparten en forma equitativa, y un enlace iónico donde la transferencia de electrones es casi completa.

Una propiedad útil para distinguir el enlace covalente no polar del enlace covalente polar es la electronegatividad, es decir, la capacidad de un átomo para atraer hacia sí los electrones de un enlace químico. Los elementos con electronegatividad alta tienen más tendencia a atraer electrones que los elementos con electronegatividad baja. Como es de esperarse la electronegatividad se relaciona con la afinidad electrónica y la energía de ionización. Así, un átomo como el flúor, que tiene la mayor afinidad electrónica (tiende a tomar electrones fácilmente), tiene electronegatividad alta. Por lo contrario, el sodio tiene baja afinidad electrónica, baja energía de ionización y baja electronegatividad. (Chang, 2007)

Los enlaces covalentes polares tienen una distribución electrónica, que no es simétrica, en la que los electrones del enlace son atraídos con más fuerza por uno de los átomos que por el otro. (McMurry, 2009)

Conclusiones

Existen diferentes tipos de enlaces (iónico, covalente y polar) cada uno tiene características distintas uno del otro, gracias a la química podemos estudiar cada una de ellas y entender mejor las reacciones de cada uno de los enlaces y el comportamiento de los átomos al unirse entre sí y formar compuestos. En este texto explicamos la conducta de sus propiedades físicas y químicas y sabemos que cuando un átomo de un elemento no metálico comparte electrones con otro átomo no metálico se forma un enlace covalente, de igual forma vimos que cuando un elemento metal se une con un elemento no metal se forma el enlace iónico. El enlace polar consiste en que los electrones se comparten de manera desigual entre dos átomos pero no se transfiere por completo.

Bibliografía

Chang, R. (2007). Quimica. China: McGRAW-HILL/INTERAMERICANA EDITORES, S.A. DE C.V.

Garritz, A. (1998). J.A. Chamizo, quimica . Mexico: Addison Wesley Iberoamericana, S.A.

Guevara, M. (2008). Ciencias Quimicas . México: SANTILLANA, S.A. DE C.V.

McMurry, J. E. (2009). Quimica general. México: PEARSON EDUCACION.

Moore, J. W. (2000). El mundo de la quimica: conceptos y aplicaciones. México: ADDISON WESLEY LONGMAN.

Salvador, M. R. (1998). Quimica: conceptos y problemas. México: LIMUSA, S.A. DE C.V.

Whitten, K. W. (1998). Quimica General. España : McGRAW-HILL/INTERAMERICANA DE EPAÑA, S.A.U.

Autor:

Luis Carlos Armendáriz Olivas

Eduardo González Juárez

Irvin Misael Mares Jiménez

Ever Eduardo Montes Holguín

Eder Aldahir Ramos Valverde

Andrea Lizeth Urrutia Quezada

Instituto Tecnológico De Chihuahua

Semestre de Capacitación

Profesor: Pedro Zambrano Bojórquez.

Materia: Química

Grupo: # 3

Viernes 8 de noviembre de 2013