TERCER ESCRITO QUÍMICA

TEMAS:

·         Propiedades periódicas

·         Enlaces químicos

·         Fuerzas intermoleculares

·         Gases

PROPIEDADES PERIÓDICAS:

Para entender las propiedades de los átomos debemos conocer las fuerzas de atracción entre los electrones exteriores y el núcleo. Dicha fuerza depende de la magnitud de la carga nuclear neta que actúa sobre el electrón y de la distancia media entre el núcleo y el electrón.

EFECTO PANTALLA

Es un efecto que trata de inhibir o camuflar la real fuerza del núcleo. Si bien el núcleo por ser positivo atrae a los electrones que tienen carga negativa, el núcleo  no es 100% efectivo, y esto se debe a la distancia entre el núcleo y los electrones y por la repulsión entre los electrones. Mas efecto pantalla, más lejos se encontrará el electrón, por lo tanto más volumen. El efecto pantalla es el producto generado por los orbitales 1s y 2s de un átomo que debilita la atracción eléctrica del núcleo sobre todos los electrones de la periferia. Dicho efecto genera propiedades características en los átomos, medible a partir de la carga efectiva.

Mayor carga el electrón más cerca.
Menor carga el electrón menos cerca.

Efecto pantalla disminuye la atracción electrostática entre los protones del núcleo y los electrones. La densidad electrónica cambia al aumentar la distancia al núcleo. Toda densidad electrónica entre el núcleo y un electrón exterior reduce la carga nuclear efectiva que actúa sobre ese electrón

 RADIO ATÓMICO:

Una de las propiedades importantes de un átomo es su tamaño. Según el modelo de la mecánica cuántica, los átomos no tienen fronteras bien definidas en las que la distribución electrónica se vuelve cero. Podemos definir al radio atómico con base a la distancia que separa al núcleo del último electrón de valencia en un  átomo gaseoso en estado fundamental

El radio del enlace  se usa para determinar las distancias entre sus centros. El radio atómico se mide en Armstrong (Å). El radio atómico es la mitad de la distancia entre dos núcleos adyacentes.

A medida que la carga  efectiva nuclear aumenta el radio atómico disminuye

Al desplazarse de izquierda a  derecha a lo largo de un período hay una transición de metales a metaloides a no metales. De manera que el carácter metálico aumenta de derecha a izquierda.

ENERGÍA DE IONIZACIÓN:

La energía de ionización es la energía mínima necesaria para desprender un electrón de un átomo en estado gaseoso, en su estado fundamental.  Se especifica el estado gaseoso de los átomos porque en un átomo en estado gaseo no hay influencia de los átomos vecinos y no existen fuerzas intermoleculares. Cuanto mayor la energía de ionización más difícil es desprender el electrón.  Mayor radio menos energía se necesita para sacarle un electrón.  La sucesiva energía de ionización siempre será mayor a la anterior.

AFINIDAD ELECTRÓNICA:

Es la capacidad de los átomos para aceptar uno o más electrones. Es el cambio de energía que ocurre cuando un átomo, en estado gaseoso, acepta un electrón para formar un anión.

Es la energía que se debe suministrar par a desprender un electrón de un anión.

Los metales tienen bajas energías de ionización y los no metales altos valores de afinidad electrónica.   Los halógenos tienen mayor afinidad electrónica. Los gases nobles están tan estables que no ceden ni piden electrones.

Los elementos del mismo grupo se parecen entre sí en su comportamiento químico.

CARÁCTER METÁLICO DE LOS ELEMENTOS

Los conceptos de radios atómicos, energías de ionización y afinidades electrónicas son propiedades de los átomos individuales.

A grandes rasgos los ELEMENTOS SE PUEDEN AGRUPAR EN METALES, NO METALES Y METALOIDES. CABE  SEÑALAR QUE EL HIDRÓGENO, QUE SE ENCUENTRA EN LA ESQUINA SUPERIOR IZQUIERDA, ES UN NO METAL.

METALES	NO METALES
Tienen un lustre brillante, diversos colores, pero casi todos son plateados, son maleables y dúctiles. Buenos conductores del calor y la electricidad	No tienen lustre, diversos colores. Los sólidos suelen ser quebradizos, algunos duros y otro blandos. Se caracterizan por ser malos conductores del calor y la electricidad.

Los metaloides tienen propiedades intermedias entre las de los metales y los no metales.

Los gases nobles son no metales, gases a temperatura ambiente. Todos ellos son monoatómicos. Consisten en átomos individuales, no en moléculas.  Los gases nobles tienen subcapas s y p totalmente llenas. Todos los elementos del grupo 8ª tienen energías de ionización elevadas. Las configuraciones electrónicas tan estables de los gases nobles hacen que su reactividad sea baja. Se los llamaba gases inertes porque se pensaba que eran incapaces de formar compuestos químicos. 

ELECTRONEGATIVIDAD

Es una medida de la atracción que ejerce un átomo por los electrones del enlace que ha formado con otro átomo.  Propiedad característica de los átomos que surge como resultado de las propiedades periódicas del mismo en presencia. La capacidad de un átomo en una molécula para atraer hacia sí.

ENLACES QUÍMICOS:

Siempre que átomos se unen fuertemente unos a otros, decimos que hay un enlace químico entre ellos. Los átomos deben formar moléculas o enlaces para quedar más estables.  Para ello se juntan electrones con espines contrarios.

Cuando los átomos interactúan para formar un enlace químico, solo entran en contacto sus regiones más externas. Un símbolo de puntos de Lewis consta del símbolo del elemento  un punto por cada electrón de valencia de un átomo del elemento.

Hay tres tipos generales de enlaces químicos, iónicos, covalentes y metálicos.

El enlace iónico se refiere a las fuerzas electrostáticas que existen entre iones con carga opuesta. Las sustancias iónicas casi siempre son el resultado de la interacción entre metales de extrema izquierda de la tabla periódica y no metales de extrema derecha excluidos los gases nobles.

Un enlace covalente es el resultado de compartir electrones entre dos átomos. Los ejemplos más conocidos de enlaces covalentes se observan en las interacciones de los elementos no metálicos entre sí.

Los enlaces metálicos se encuentran en metales como cobre, hierro y aluminio. En los metales cada átomo está unido a varios átomos vecinos. Los electrones de enlace tienen relativa libertad para moverse dentro de toda la estructura tridimensional del metal. Los enlaces metálicos dan pie a propiedades metálicas.

La fuerza electrostática que une a los iones en un compuesto iónico se denomina enlace iónico. La razón principal por la que los compuestos iónicos son estables es la atracción entre iones con diferente carga.  Esta atracción hace que los iones se junten, con lo que se libera energía y se logra que los iones formen una matriz sólida.

La mayoría de las sustancias químicas no poseen las características de los materiales iónicos. Un enlace químico que se forma compartiendo dos electrones recibe el nombre de enlace covalente.

La polaridad de un enlace es útil para describir la forma en que se comparten electrones entre los átomos. En un enlace covalente no polar, los electrones se comparten equitativamente entre los dos átomos. En un enlace covalente polar, uno de los átomos ejerce una atracción mayor sobre los electrones de enlace que el otro. Si la diferencia entre la capacidad relativa para atraer electrones es lo bastante grande se forma un enlace iónico. En un enlacio iónico los electrones no se comparten prácticamente.

La diferencia de la electronegatividad nos sirve para estimar la polaridad de los enlaces entre ellos. Cuanto mayor sea la  diferencia de electronegatividad más polar es el enlace.

Enlace covalente	Enlace iónico	Enlace metálico
Presente en todos los estados Puntos de ebullición y de fusión bajos Son pocos solubles en agua Son muy malos conductores de la electricidad	Enlace iónico, forma solido cristalina, con puntos de ebullición y fusión altos. Son solubles en agua y son conductores en disolución acuosa de electricidad.	Alta conductividad eléctrica y térmica. Maleables y dúctiles. Forman cristal metálico Son difícilmente solubles

FUERZAS INTERMOLECULARES:

Las fuerzas dentro de las moléculas son los enlaces y estos determinan las propiedades químicas de la molécula. Las propiedades físicas de los líquidos y sólidos moleculares, en cambio, se deben en gran medida a las fuerzas intermoleculares, que son las fuerzas que existen entre las moléculas.

Son el resultado de las atracciones y repulsiones entre moléculas diferentes o iones.  Las intensidades de las fuerzas intermoleculares  de diferentes sustancias por lo general son más débiles que los enlaces iónicos o covalentes y por lo tanto se requiere menos energía para vencer las atracciones intermoleculares entre las moléculas.

Las fuerzas de van der Waals son la dipolo-dipolo, la de dispersión de London y las fuerzas de puente de hidrógeno. La fuerza ion dipolo es una fuerza electrostática.

Fuerzas de dispersión de London:

No puede haber fuerzas dipolo-dipolo entre átomos y moléculas no polares. Es una atracción débil presente en todas las moléculas. Depende en las moléculas apolares de la masa molecular y el largo de la cadena. Presente en todos los estados. Cuanto más polarizabilidad más fácilmente puede distorsionarse su nube de electrones para crear un dipolo momentáneo. Por lo tanto las moléculas más polarizables tienen fuerzas de dispersión de London más intensas. En general moléculas grades tienden a tener polarizabilidad mayor porque tienen mayor número de electrones y estos están más lejos del núcleo. Opera en todas las moléculas sean polares o no polares. Las

Fuerzas dipolo-dipolo.

Las moléculas polares neutras se atraen cuando el extremo positivo de una de ellas está cerca del extremo negativo de otra. Estas fuerzas dipolo-dipolo sólo son eficaces cuando las moléculas polares están muy juntas y generalmente son más débiles que las fuerzas ion dipolo.  Son más intensas que la dispersión de London.

En los líquidos, las moléculas polares están en libertad de moverse unas respecto otras. El punto de ebullición aumenta al incrementarse el momento dipolar.  Más intenso el momento dipolar más intensidad tendrá la fuerza.

PUENTES DE HIDRÓGENO:

Los puentes de hidrógeno son un tipo especial de atracción intermolecular que existe entre el átomo de hidrógeno de una molécula  y un electrón pequeño  electro negativo cercano (F, O, N de otra molécula). Los puentes de hidrogeno pueden considerarse atracciones dipolo-dipolo únicas. Dado que F, N y O son tan electronegativos que con el hidrógeno se forma un enlace muy polar. Es más fuerte que la dipolo- dipolo-.

FUERZA ION – DIPOLO

Existe una fuerza ion- dipolo entre un ion y el extremo de una molécula polar. Las moléculas polares son dipolos, tienen un extremo positivo y uno negativo. Los iones positivos son atraídos hacia el extremo negativo de la molécula polar y los iones negativos son atraídos hacia el extremo positivo. Las fuerzas ion-dipolo tienen especial importancia en la disolución de sustancias iónicas en líquidos polares. Como el cloruro de sodio en agua.  La intensidad de dichas fuerzas es muy altas comparadas con las demás.

LA DIFERENCIA ENTRE LAS VADNER WAALS Y LAS ELECTROSTATICAS ES QUE LAS ELECTROSTATICAS INVOLUCRAN IONES, SALES QUE SE DISOCIAN EN IONES.

LAS FUERZAS INTERMOLECULARES AYUDAN A ENTENDER LAS PROPIEDADES.

VISCOSIDAD: La resistencia a fluir que presenta un líquido es su viscosidad. Cuanto mayor es la viscosidad e un líquido, más lentamente fluye. La viscosidad tiene que ver con la facilidad con que moléculas individuales del líquido pueden moverse unas respecto a otras, por lo tanto dependen de las fuerzas de atracción entre moléculas. La viscosidad aumenta a medida que aumenta el peso molecular.

FACTORES- GEOMETRIA MOLECULAR, MUY LARGAS INTERACCIONAN MAS PORQUE NO SE PUEDEN MOVER, LA TEMPERATURA, LA FUERZA INTERMOLECULAR SE DEBILITA AL AUMENTAR LA TERMPERATURA. AUMENTA LA ENERGÍA Y LA DISTANCIA Y SE MUEVEN MAS RAPIDO. LA MASA MOLAR MOLECULAR, MAYOR IMPOLICA MAYOR INTERACCIÓN Y DIFICULTAD PARA MOVERSE.

Se entiende por fluidez al movimiento de una capa o conjunto de moléculas en una sola dirección determinada la cual determina las propiedades del líquido o del as y de sus fuerzas intermoleculares.

TENSIÓN SUPERFICIAL:

La tensión superficial es la energía requerida para aumentar el área superficial de un líquido en una unidad de área. Es una fuerza tiende a tirar las moléculas al interior y así reducir el área superficial. Hace que el líquido se comporte como si tuviera una piel.  Los líquidos tienden a expandirse pero hasta cierto límite producto de la interacción de las fuerzas intermoleculares. La tensión superficial es el producto de la interacción entre las partículas del líquido las cuales son muy diferentes entre el interior y la superficie.

COHESIÓN Y ADHESIÓN

Las fuerzas intermoleculares que unen moléculas similares unas a otras, se llaman fuerzas de cohesión. Las fuerzas intermoleculares que unen una sustancia a una superficie se llaman fuerzas de adhesión. Cuando las fuerzas de adhesión son más fuertes que las de cohesión el menisco tiene forma de U.

CAPILARIDAD:

El ascenso de líquidos por tubos muy angostos se denomina acción capilar. El líquido tiende a subir hasta que las fuerzas de adhesión y cohesión se equilibren con la fuerza de gravedad sobre el líquido.

VOLATILIDAD: CAPACIDAD DE ALGUNAS SUSTANCIAS PARA PASAR AL ESTADO GASEOSO QUE DEPENDE DE LAS F.I y de la temperatura, geometría molecular y naturaleza del líquido. La acetona es muy volátil porque su punto de ebullición es muy bajo.

GASES:

Un gas es una condición de la materia n la que las partículas están sujetas a ciertas variables de estado. Se define como estado gaseoso al conjunto de condiciones en que se encuentra un sistema termodinámico en función de ciertas variables.

Las variables de estado determinan si la materia es sólida, gas, líquido. Le interesa el estado inicial  y el final y no el proceso.

Esta son el volumen, la presión (solo se aplica en gases y líquidos), la temperatura y el número de moles.

Características.

Los gases no tienen volumen ni forma propia. Las fuerzas de adhesión y cohesión son mínimas. Se expanden espontáneamente hasta llenar su recipiente. En consecuencia, el volumen de un gas es el volumen del recipiente en que se encuentra. Son compresibles, cuando se le aplica presión, su volumen disminuye fácilmente. Los gases forman mesclas homogéneas unos con otros sin importar las proporciones componentes, y las identidades. Fluyen con facilidad. Las propiedades características se deben a que las moléculas de los gases están relativamente alejadas unas de otras. Presentan altos valores de energía cinética pues se encuentran siempre en movimiento, las partículas son puntuales.

La presión es la fuerza que actúa sobre un área dada.

Los gases ejercen una presión sobre todas las superficies.

Un gas ideal es aquel que se puede describir su comportamiento en función de ciertas leyes considerando que la masa de dichas partículas es puntual, así como su volumen.

LEYES DE LOS GASES:

Experimentos realizados con gran número de gases revelan que se necesitan cuatro variables para definir la condición física, o estado, de un gas y estas son temperatura, presión, volumen y cantidad de gas que suele expresarse como el número de moles. Las ecuaciones que expresan la relación entre estas variables se conocen como leyes de los gases. El comportamiento de los gases puede ser explicado a partir de ciertos parámetros que incluyen alguna de las variables.

La presión se mide por los choques contra la pared del recipiente y la temperatura expresada en K se mide por la energía cinética.

La ley de charles establece que el volumen de una cantidad fija de gas mantenida a presión constante es directamente proporcional a su temperatura absoluta.

La ley de Boyle dice que el volumen de una cantidad fija de gas mantenida a temperatura constante es inversamente proporcional a la presión.

La ley de Avogadro dice que el volumen de un gas mantenido a temperatura y presión constante es directamente proporcional al número de moles de un gas.

La ecuación de los gases ideales o ecuación general de los gases es la combinación de todas las leyes para escribir una nueva y más general en la cual R es la constante de proporcionalidad. Un gas ideal es un gas hipotético cuyo comportamiento de p, v, t se describe perfectamente con la ecuación.

Dicha ecuación sirve también para calcular la densidad de un gas. La densidad tiene unidades de masa por unidad de volumen.

TEORÍA CINETICO MELECULAR:

Dicha teoría se utiliza para describir porque un gas se comporta como lo hace. Una molécula puede desplazarse por el espacio y en un movimiento dado chocar casi inmediatamente con otra molécula. Esta descripción constituye la base de la teoría cinética.

1- Los gases se componen de moléculas cuyo tamaño es despreciable comparado con la distancia media entre ellas.

2- Las moléculas se mueven al azar pero en línea recta en todas las direcciones a velocidades variables.

3- Las fuerzas intermoleculares son débiles o despreciables. Salvo en el momento de colisión.

4- Cuando las moléculas chocan, las colisiones son elásticas.

5- La energía cinética promedio de una molécula es proporcional a la temperatura absoluta.

Tienen volumen tan insignificantes que el efecto sobre la otra no tiene sentido.

Los choques entre las partículas son elásticos lo que determina la presión.

El promedio de la energía cinética determina la temperatura.