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1 COLEGIO DE LOS SAGRADOS CORAZONES VALPARAISO – VIÑA DEL MAR DEPARTAMENTO DE CIENCIAS Profesora: Silvia Zamora R. Octavo Básico Apunte 4 Objetivo: - Reconocer diferentes clasificaciones de los compuestos químicos como ser orgánicos e inorgánicos y según el enlace que une a los elementos en un compuesto Áreas de Interacción: Aprender a Aprender Homo Faber: ¿Cómo se clasifican los compuestos químicos? 1.- Una primera clasificación puede ser de acuerdo a su composición química, específicamente de si contienen átomos de carbono (C). Según este criterio, se clasifican en: a) Compuestos orgánicos: son todos aquellos en los cuales el componente más importante es el Carbono . Éste se une con otros elementos como pueden ser el Oxígeno, Hidrógeno u otros. b) Compuestos inorgánicos: son todos aquellos compuestos que están formados por distintos elementos, pero su componente principal no es el Carbono. o También es un compuesto inorgánico el Anhídrido carbónico, el cual se encuentra en la atmósfera en estado gaseoso y los seres vivos lo eliminan hacia ella a través de la respiración. Su fórmula química es CO2, o sea, un átomo de Carbono y dos de Oxígeno. o El CO2 es ocupado por los vegetales en el proceso de fotosíntesis para fabricar glucosa. Importante es aclarar que el CO2, aunque contiene Carbono, no es orgánico porque tampoco contiene Hidrógeno. Tanto los compuestos orgánicos como algunos inorgánicos forman parte de la materia viva. Los azúcares, grasas, vitaminas, proteínas son sustancias orgánicas. 2 Una lista de compuestos, con su correspondiente fórmula Inorgánicos Acido clorhídrico HCl Agua oxigenada H 2O2 Salitre NaNO 3 Bicarbonato de Sodio NaHCO 2 Nitrato de Plata AgNO 3 Orgánicos Celulosa (C 6H10O5)n Alcohol (Etanol) CH 3CH2OH Acetona CH 3COCH3 Glucosa C 6H12O6 Principal componente de la madera y fibras vegetales. El algodón es celulosa practicamente pura. Líquido incoloro de olor agradable que se puede mezclar con el agua. Es un líquido que es soluble en agua. En la industria se usa como solvente para barnices y pinturas. Presente en las frutas maduras especialmente en la uva, también en la sangre del hombre en la cantidad de 1 gramo por litro de sangre. 2.- una segunda clasificación puede ser de acuerdo al tipo de enlace o unión que se genera entre los átomos que forman parte del compuesto Un enlace es la unión entre los átomos de un compuesto. Esta unión se origina en la estructura electrónica de los mismos. La actividad química de los elementos radica en su tendencia a adquirir, mediante su unión con otros átomos, la configuración de gas noble (ocho electrones en la capa más externa o capa de valencia, salvo el helio, que solo tiene dos), que es muy estable. Regla del octeto: dice que la tendencia de los átomos de los elementos del sistema periódico, es completar sus últimos niveles de energía o capa de valencia con una cantidad de 8 electrones tal que adquiere una configuración semejante a la de un gas noble Regla del dueto: En el caso de los átomos de los elementos más pequeños H, Li y Be, cuando establecen enlaces, tienden a completar su último nivel de energía con 2 electrones y alcanzar la configuración electrónica del gas noble más cercano, helio (He). 3 Generalmente, se consideran tres tipos principales de enlaces químicos: iónico, covalente y metálico. Aunque dichos enlaces tienen propiedades bien definidas, la clasificación no es rigurosa, existiendo una transición gradual de uno a otro, lo que permite considerar tipos de enlace intermedios. Por ejemplo la sal común está formada por un no metal, el cloro, y un metal alcalino, el sodio. En estado puro, ambos son extremadamente peligrosos para el hombre; sin embargo, juntos forman una sustancia, que es inocua en pequeñas cantidades. Se dice, por tanto, que han formado un compuesto químico, una sustancia muy diferente de los elementos que la componen. Muchas de las sustancias que conocemos están formadas por uniones de distintos elementos. ENLACE IÓNICO: Este enlace se produce cuando átomos de elementos metálicos (especialmente los situados más a la izquierda en la tabla periódica (grupos1, 2 y 3) se encuentran con átomos no metálicos (los elementos situados a la derecha en la tabla periódica, especialmente los grupos 16 y 17). En este caso los átomos del metal ceden electrones a los átomos del no metal, transformándose en iones positivos y negativos, respectivamente. Al formarse iones de carga opuesta éstos se atraen por fuerzas eléctricas intensas, quedando fuertemente unidos y dando lugar a un compuesto iónico. Estas fuerzas eléctricas las llamamos enlaces iónicos. ACTIVIDAD 6: 1.- Dibuja en tu cuaderno los diagramas atómicos de los átomos neutros de sodio y cloro 2.- Indica cuantos electrones tiene cada átomo en su capa de valencia 3.- ¿Qué debe sucederle a cada átomo para cumplir con la regla del octeto? 4.- Dibuja en tu cuaderno el ión correspondiente a cada uno de los átomos (Na y Cl) 5.- ¿Qué tipo de ión forma cada uno? 6.- ¿Qué crees tú que sucederá con estos iones? Ejemplo: La sal común se forma cuando los átomos del gas cloro se ponen en contacto con los átomos del metal sodio. El átomo de sodio (su configuración electrónica es 2,8,1), tiene en su última capa 1 electrón y la capa anterior está formada por el octeto. Por tanto, tiene tendencia a ceder un electrón para adquirir la estructura electrónica de gas noble, formando el ion Na+. El átomo de cloro (su configuración electrónica es 2,8,7), tiene en su última capa 7 electrones . Por tanto, para adquirir la estructura electrónica de gas noble, tiene tendencia a ganar un electrón formando el ion Cl-. 4 Al reaccionar ambos átomos, se forman iones de carga opuesta que se atraen fuertemente. La atracción electrostática que los une constituye el enlace iónico Se forma así el compuesto NaCl o sal común. En realidad reaccionan muchos átomos de sodio con muchos átomos de cloro, formándose muchos iones de cargas opuestas y cada uno se rodea del máximo número posible de iones de signo contrario: Cada ion Cl- se rodea de seis iones Na+ y cada ion Na+ de seis iones Cl-. Este conjunto ordenado de iones constituye la red cristalina de la sal común. De esta manera, el enlace se suele producir entre un no metal (electronegativo) y un metal (electropositivo) y en este es necesario que uno de los elementos pueda ganar electrones y el otro perderlo. El elemento sodio (izquierda) cede el electrón más externo (electrón de valencia) al elemento cloro (derecha), quedándose ambos con ocho electrones en la última capa electrónica (regla del octeto). El catión sodio y el anión cloruro forman la molécula de cloruro de sodio por la acción de las fuerzas eléctricas ejercidas entre sus cargas. El electrón transferido pertenece al nivel más externo llamado capa de valencia 5 ¡Manos arriba! Dame un electrón Cl Cl Na Na 6 7 ENLACE COVALENTE En el enlace covalente no existe atracción electrostática, como en el caso anterior. Aquí la situación es totalmente diferente, pues en este caso dos átomos se unen más íntimamente; es decir, ambos comparten algo en común. Y lo común entre estos átomos es un electrón ubicado en la capa más externa o capa de valencia. Los enlaces covalentes son las fuerzas que mantienen unidos entre sí los átomos no metálicos (los elementos situados a la derecha en la tabla periódica -C, O, F,Cl,...). En este caso el enlace se forma al compartir un par de electrones entre los dos átomos, uno procedente de cada átomo. El par de electrones compartido es común a los dos átomos y los mantiene unidos, de manera que ambos adquieren la estructura electrónica de gas noble. Ejemplo: El gas cloro está formado por moléculas, Cl2, en las que dos átomos de cloro se hallan unidos por un enlace covalente. ACTIVIDAD 7: 1.- Dibuja en tu cuaderno el diagrama atómico de dos átomos neutros de cloro 2.- ¿Cuántos electrones de valencia tiene cada uno de ellos? 3.- ¿Qué necesita cada uno de ellos para estabilizarse? 8 El átomo de cloro (su configuración electrónica es 2,8,7), tiene en su última capa 7 electrones. Por tanto, para adquirir la estructura electrónica de gas noble, tiene tendencia a aceptar un electrón, consiguiendo una configuración electrónica estable. Al encontrarse dos átomos de cloro, lo que ocurre es que un par de electrones se comparte, de manera que cada átomo adquiere en su nivel externo, 6 electrones no compartidos y 2 electrones compartidos. El par de electrones compartido constituye el enlace covalente En otros casos un mismo átomo puede compartir más de un par de electrones con otros átomos. Por ejemplo en la molécula de agua (H 2O) el átomo de oxígeno central comparte un par de electrones con cada uno de los dos átomos de hidrógeno. Estos pares de electrones compartidos se representan habitualmente por una barra entre los dos átomos unidos ACTIVIDAD 8: 1.- Representa el diagrama atómico del átomo neutro de H y O 2.- Representa el diagrama atómico de 1 átomo de O y dos átomos de H y trata de unirlos mediante un enlace 3.- De los átomos representados ¿cuál cumplirá con la regla del octeto y cuál con la regla del dueto? Explica 4.- ¿Qué tipo de enlace formarán? Enlaces simples dobles y triples: Los enlaces covalentes pueden ser de tres tipos dependiendo del número de electrones que se compartan entre los átomos. Si se comparte solamente un par de electrones estamos frente a un enlace simple, si se comparten dos pares de electrones estamos frente a un enlace doble y si se comparten tres pares de electrones estamos frente a un enlace triple 9 ACTIVIDAD 9: 1.- Observa cada una de las imágenes anteriores y determina el tipo de enlace que se genera en cada caso. Simple, doble o triple. Explica tu elección 2.- Escribe la fórmula química de cada una de las moléculas anteriores, representando cada enlace por una línea entre los átomos ¿CÓMO SABER SI UN ENLACE ES IÓNICO O COVALENTE? En general - Un metal y no metal formarán enlace iónico - Dos no metales formarán enlace covalente - Para una mayor seguridad se busca en la tabla periódica la Electronegetividad, propiedad energética de los átomos que dice relación con la fuerza con que un átomo atrae electrones de otro átomo en un enlace. Cuando la diferencia de electronegatividad entre los átomos que se están enlazando en mayor que 1,7 se dice que enlace es iónico si es menor que ese valor el enlace será covalente. Ejemplo H EN= 2,1 Cl EN= 3,16 3,16 – 2,1 = 1,06 diferencia de Electronegatividad menor que 1,7, por lo tanto este enlace es covalente ACTIVIDAD 10: Para las siguientes moléculas calcula la diferencia de electronegatividad entre los átomos que se enlazan y determina a partir de esta diferencia si el enlace que se está formando es iónico o covalente: a) NaF b) Cl2 c) H2O d) N2 e) HI f) HBr 10 g) CaCl2 ENLACE METÁLICO: El enlace metálico se realiza entre elementos metálicos. Así, los elementos metálicos sin combinar forman redes cristalinas (similares a una red de pescar) con elevado índice de coordinación (es decir, agrupación de átomos de manera ordenada). En el enlace metálico, los átomos se desplazan alrededor de muchos átomos. Intuitivamente, la red cristalina metálica puede considerarse formada por una serie de átomos alrededor de los cuales los electrones sueltos forman una nube que mantiene unido al conjunto. Para explicar las propiedades características de los metales (su alta conductividad eléctrica y térmica, ductilidad y maleabilidad, ...) se ha elaborado un modelo de enlace metálico conocido como modelo de la nube o del mar de electrones: Los átomos de los metales tienen pocos electrones en su última capa, por lo general 1, 2 ó 3. Estos átomos pierden fácilmente esos electrones (electrones de valencia) y se convierten en iones positivos, por ejemplo Na+, Cu2+, Mg2+. Los iones positivos resultantes se ordenan en el espacio formando la red metálica. Los electrones de valencia desprendidos de los átomos forman una nube de electrones que puede desplazarse a través de toda la red. De este modo todo el conjunto de los iones positivos del metal queda unido mediante la nube de electrones con carga negativa que los envuelve. ACTIVIDAD 11: 1.- ¿Cómo se pueden clasificar los compuestos químicos? 2.- ¿Qué diferencia fundamental existe entre los compuestos orgánicos y los inorgánicos? 3.- ¿Qué es un enlace químico? 4.- ¿Por qué los átomos tienden a enlazarse para formar compuestos? 5.- ¿Qué establecen las reglas del octeto y del dueto? 6.- ¿Por qué los átomos pueden formar iones? 7.- ¿De qué depende el tipo de iones que puede formar un átomo? 8.- Nombra 3 átomos que formarán cationes y tres átomos que formarán aniones, explica por qué. 9.- A partir de dibujos con diagramas atómicos explica la formación de NaF, LiCl, KF. Explica que tipo de enlace formarán 10.- ¿Cuál es la diferencia entre enlace iónico y enlace covalente? 11.- Explica los siguientes enlaces, si son iónicos o covalentes (simples, dobles o triples) 11