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Enlace químico y estructura de la materia · El enlace químico

Enlace iónico, covalente y metálico

La sal del fiambre, el agua del atol y el cobre del cable de la lámpara son tres sustancias con los átomos unidos de maneras muy distintas. En la sal los electrones pasan de un átomo a otro; en el agua se comparten entre dos átomos concretos; en el cobre se comparten entre todos los átomos del metal a la vez. Son los tres tipos de enlace químico. Al final de la página podrás decir cuál se forma con solo mirar la tabla periódica.

Enlace iónico: transferencia de electrones

Si calientas sal en el comal a fuego máximo, ni siquiera empieza a fundirse (funde a $801\ ^\circ\text{C}$). Pero si golpeas un cristal de sal con un martillo, se quiebra de golpe en caras planas. ¿Qué unión entre sodio y cloro explica tanta resistencia al calor y tanta fragilidad?

Esquema bidimensional de una red cristalina iónica en tablero de ajedrez: cada catión está rodeado de aniones y cada anión de cationes. azul: cationes (+), naranja: aniones (−)
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La sal común, $\text{NaCl}$, está formada por iones ordenados en un cristal. a) Explica qué les ocurre a los electrones de valencia del sodio y del cloro cuando se forma…

La sal común, $\text{NaCl}$, está formada por iones ordenados en un cristal.

  1. a) Explica qué les ocurre a los electrones de valencia del sodio y del cloro cuando se forma el compuesto.
  2. b) ¿Qué partículas forman la sal y qué fuerza las mantiene unidas?
  3. c) Dibuja en tu cuaderno un trocito de la red cristalina alternando iones $\text{Na}^{+}$ y $\text{Cl}^{-}$.

Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

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Practica★★☆Sin empezar
Escribe la fórmula del compuesto iónico que forman las siguientes parejas de iones, sabiendo que el conjunto debe ser eléctricamente neutro: a) $\text{Ca}^{2+}$ y…

Escribe la fórmula del compuesto iónico que forman las siguientes parejas de iones, sabiendo que el conjunto debe ser eléctricamente neutro:

  1. a) $\text{Ca}^{2+}$ y $\text{Cl}^{-}$, la sal que se usa para derretir el hielo en las carreteras.
  2. b) $\text{Al}^{3+}$ y $\text{O}^{2-}$, la capa de óxido que protege al aluminio.
  3. c) $\text{Na}^{+}$ y $\text{S}^{2-}$.

En cada caso, indica cuántos iones de cada clase hacen falta y comprueba que la carga total es cero.

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Practica★★☆Sin empezar
El óxido de magnesio, $\text{MgO}$, es el principio activo de algunos antiácidos estomacales. Datos: $Z(\text{Mg}) = 12$, $Z(\text{O}) = 8$. a) Escribe las…

El óxido de magnesio, $\text{MgO}$, es el principio activo de algunos antiácidos estomacales. Datos: $Z(\text{Mg}) = 12$, $Z(\text{O}) = 8$.

  1. a) Escribe las configuraciones electrónicas de los átomos de magnesio y de oxígeno y las de los iones que forman.
  2. b) Explica, a partir de las cargas de esos iones, por qué la fórmula del compuesto es $\text{MgO}$ y no $\text{Mg}_2\text{O}$ ni $\text{MgO}_2$.
  3. c) ¿Con qué gas noble es isoelectrónico cada ion?
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Cuando una cinta de magnesio arde en el aire no solo se forma $\text{MgO}$: también aparece nitruro de magnesio, $\text{Mg}3\text{N}2$. Datos: $Z(\text{Mg}) = 12$,…

Cuando una cinta de magnesio arde en el aire no solo se forma $\text{MgO}$: también aparece nitruro de magnesio, $\text{Mg}_3\text{N}_2$. Datos: $Z(\text{Mg}) = 12$, $Z(\text{N}) = 7$.

  1. a) Escribe las configuraciones electrónicas de los dos átomos y de los iones $\text{Mg}^{2+}$ y $\text{N}^{3-}$.
  2. b) Justifica la fórmula $\text{Mg}_3\text{N}_2$ comprobando que la carga total del compuesto es nula.
  3. c) ¿Con qué gas noble es isoelectrónico cada ion? Comenta qué tiene de particular esta situación.
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Enlace covalente: compartir electrones

El oxígeno ($\text{O}_2$) que respiras y el agua ($\text{H}_2\text{O}$) que tomas están formados por no metales que tienden a ganar electrones, y aun así son sustancias estables con puntos de fusión bajos. ¿Cómo se unen dos átomos si ninguno está dispuesto a ceder electrones?

La cantidad de enlaces que forma un átomo depende de cuántos electrones le faltan para completar su capa de valencia:

Átomo Electrones de valencia Enlaces que forma Ejemplo
H 1 1 $\text{H}_2$
O 6 2 $\text{H}_2\text{O}$
N 5 3 $\text{NH}_3$
C 4 4 $\text{CO}_2$

Estructuras de Lewis

En una estructura de Lewis cada par compartido se dibuja como una raya y los pares que no se comparten (pares solitarios) como puntos o rayas junto al átomo.

Practica★☆☆Sin empezar
Una molécula de agua, $\text{H}2\text{O}$, contiene un átomo de oxígeno unido a dos átomos de hidrógeno. a) ¿Qué tipo de enlace une al oxígeno con los hidrógenos? b)…

Una molécula de agua, $\text{H}_2\text{O}$, contiene un átomo de oxígeno unido a dos átomos de hidrógeno.

  1. a) ¿Qué tipo de enlace une al oxígeno con los hidrógenos?
  2. b) ¿Cuántos enlaces hay en la molécula y cuántos electrones comparte el oxígeno en total?
  3. c) ¿Cuántos electrones aporta cada átomo de hidrógeno a su enlace?
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El dióxido de carbono, $\text{CO}2$, lo exhalamos al respirar y lo absorben las plantas. Datos: $Z(\text{C}) = 6$, $Z(\text{O}) = 8$. a) Calcula el número total de…

El dióxido de carbono, $\text{CO}_2$, lo exhalamos al respirar y lo absorben las plantas. Datos: $Z(\text{C}) = 6$, $Z(\text{O}) = 8$.

  1. a) Calcula el número total de electrones de valencia de la molécula.
  2. b) Sabiendo que el carbono forma un doble enlace con cada oxígeno, dibuja en tu cuaderno el diagrama de Lewis de la molécula.
  3. c) ¿Cuántos pares de electrones comparte el carbono? Comprueba que cumple la regla del octeto.

Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

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Practica★★☆Sin empezar
El amoníaco, $\text{NH}3$, da su olor característico a muchos limpiadores. Datos: $Z(\text{N}) = 7$, $Z(\text{H}) = 1$. a) Calcula el número total de electrones de…

El amoníaco, $\text{NH}_3$, da su olor característico a muchos limpiadores. Datos: $Z(\text{N}) = 7$, $Z(\text{H}) = 1$.

  1. a) Calcula el número total de electrones de valencia de la molécula.
  2. b) Dibuja en tu cuaderno su diagrama de Lewis.
  3. c) ¿Cuántos pares de electrones compartidos y cuántos pares solitarios presenta el nitrógeno?

Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

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Practica★★★Sin empezar
La molécula de $\text{CO}2$ tiene $16$ electrones de valencia y dos dobles enlaces. a) Comprueba, contando electrones, que con esa estructura el carbono y los dos…

La molécula de $\text{CO}_2$ tiene $16$ electrones de valencia y dos dobles enlaces.

  1. a) Comprueba, contando electrones, que con esa estructura el carbono y los dos oxígenos cumplen la regla del octeto.
  2. b) ¿Cuántos pares de electrones enlazantes y cuántos pares no enlazantes hay en la molécula?
  3. c) Aplica el mismo recuento a la molécula de $\text{N}_2$ ($10$ electrones de valencia, triple enlace) y dibuja ambos diagramas de Lewis en tu cuaderno.

Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

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Enlace metálico: el mar de electrones

Modelo del enlace metálico: una red regular de cationes metálicos con carga positiva sumergida en un mar de electrones deslocalizados con carga negativa. cationes metálicos (+) electrones deslocalizados (−) mar de electrones

Predecir el enlace: electronegatividad

A temperatura ambiente el $\text{NaCl}$ es un sólido que funde a $801\ ^\circ\text{C}$, mientras que el $\text{HCl}$ es un gas que hierve a $-85\ ^\circ\text{C}$, aunque ambos contienen cloro. ¿Cómo saber, antes de preparar una sustancia, si formará un cristal de iones o moléculas?

Eje de electronegatividad comparando la diferencia entre sodio y cloro (iónico) con la de carbono y oxígeno (covalente). Na–Cl: diferencia grande → iónico Na 0.9 C 2.5 Cl 3.0 O 3.5 C–O: diferencia pequeña → covalente

Moléculas frente a redes cristalinas

Comparación entre el dióxido de carbono, formado por moléculas lineales O=C=O separadas entre sí, y el diamante, una red covalente continua en la que cada átomo de carbono se une a otros cuatro. carbono (C) oxígeno (O) CO₂: moléculas separadas covalente dentro de cada molécula fuerzas débiles entre moléculas diamante: red continua cada C unido a otros 4 C la red sigue en todas direcciones

Entre las fuerzas intermoleculares hay una especialmente importante: el puente de hidrógeno. Aparece cuando un H unido a un átomo muy electronegativo (O, N, F) es atraído por un par solitario de otra molécula. En el agua, el H de una molécula se atrae con el O de la vecina. Es mucho más débil que el enlace covalente O–H, pero basta para que el agua hierva a $100\ ^\circ\text{C}$ y no a una temperatura mucho más baja, como le corresponde a una molécula tan pequeña.

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Unas sustancias forman redes cristalinas y otras forman moléculas. a) Explica la diferencia entre ambas estructuras. b) Pon un ejemplo de sustancia que forme una red…

Unas sustancias forman redes cristalinas y otras forman moléculas.

  1. a) Explica la diferencia entre ambas estructuras.
  2. b) Pon un ejemplo de sustancia que forme una red cristalina y otro de sustancia molecular.
  3. c) ¿En cuál de los dos casos tiene sentido hablar de «una molécula» aislada? Razona la respuesta.
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Practica★★☆Sin empezar
Nadie ha aislado jamás «una molécula de sal»: el $\text{NaCl}$ forma una red cristalina cúbica en la que cada ion está rodeado por seis iones de signo contrario. a)…

Nadie ha aislado jamás «una molécula de sal»: el $\text{NaCl}$ forma una red cristalina cúbica en la que cada ion está rodeado por seis iones de signo contrario.

  1. a) Explica por qué, para los compuestos iónicos, hablamos de «unidad fórmula» y no de molécula.
  2. b) ¿Qué representa entonces la fórmula $\text{NaCl}$?
  3. c) Dibuja en tu cuaderno una capa de la red, alternando iones $\text{Na}^{+}$ y $\text{Cl}^{-}$.

Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

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Identificar el enlace a partir de propiedades

En el laboratorio del establecimiento reciben una sustancia que funde a alta temperatura, no conduce en estado sólido pero sí fundida o disuelta. ¿Qué enlace tiene?

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El nitrógeno de las bolsas de papas fritas protege el alimento porque es un gas muy poco reactivo. Las moléculas $\text{H}2$, $\text{O}2$ y $\text{N}2$ tienen,…

El nitrógeno de las bolsas de papas fritas protege el alimento porque es un gas muy poco reactivo. Las moléculas $\text{H}_2$, $\text{O}_2$ y $\text{N}_2$ tienen, respectivamente, un enlace simple, uno doble y uno triple.

  1. a) Dibuja en tu cuaderno el diagrama de Lewis de las tres moléculas.
  2. b) ¿Cuántos electrones se comparten en cada una?
  3. c) Razona por qué el triple enlace del $\text{N}_2$ lo convierte en un gas tan inerte que se utiliza como atmósfera protectora.

Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

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Vuelta al principio: la sal tiene enlace iónico (metal + no metal), el agua covalente (dos no metales) y el cobre metálico (un metal solo), y por eso se comportan tan distinto.

Resumen

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