Enlace iónico

¿Qué es un enlace iónico?

Los enlaces iónicos ocurren generalmente entre un elemento muy electronegativo, como un no metal con otro elemento poco electronegativo como un metal.

Los no metales, debido a su elevada electronegatividad, al enlazarse iónicamente con los metales, adquieren carga eléctrica negativa.

Átomos con exceso de electrones, o sea, con carga eléctrica negativa son llamados aniones. Ya, los metales, en el enlace iónico, adquieren carga eléctrica positiva debido a la perdida de uno o más electrones.

Átomos que cedieron electrones, o sea, adquirieron carga eléctrica positiva, son llamados cationes.

Propiedades

• Altos puntos de fusión y ebullición
• Conducen corriente eléctrica cuando son disueltos en agua o fundidos
• Presentan aspecto cristalino

Un ejemplo de compuesto iónico, está, ciertamente en nuestras cocinas. Se trata del cloruro de sodio, popularmente conocido como sal de mesa. Esta sal esta compuesta por dos elementos, un metal, el Sodio y un no metal, el Cloro.

Ambos elementos por medio del enlace iónico, adquieren una estabilidad energética, la cual es explicada por la regla del octeto. La regla dice que los átomos con excepción del hidrógeno, adquieren estabilidad al poseer ocho electrones en su última capa.

¿Cómo se forma un cristal?

Los cristales iónicos tienen al menos dos átomos en su base que son ionizado, la neutralidad de carga exige que la carga total de la base debe ser igual a cero, por lo que siempre necesitamos iones con carga opuesta.

La unión entre los iones es principalmente electrostática y bastante fuerte (energías de enlace alrededor de 1000 kJ / mol), no tiene direccionalidad.

Los cristales iónicos por lo tanto se pueden describir como un conjunto de esferas duras que tratan de ocupar un volumen mínimo y reducir al mínimo la energía electrostática al mismo tiempo (es decir, que tiene la neutralidad de carga en pequeños volúmenes, también).

No hay electrones libres,los cristales iónicos son aislantes.

Los cristales iónicos vienen en tipos de celosía simple y más complicado, esto último es cierto, en particular, para los óxidos que a menudo se cuentan entre los cristales iónicos.

Cristales covalentes

La unión entre los átomos es mediante enlace covalente. Esto origina sólidos muy duros, de puntos de fusión y ebullición muy elevados y que no conducen la corriente eléctrica.

Cristales metálicos

Los cristales metálicos tienen las siguientes propiedades:

· Son sólidos cristalinos, excepto el mercurio, que es líquido.

· Suelen ser bastante duros, al estar unidos los átomos de modo muy compacto.

· Son maleables y dúctiles, en mayor o menor grado, ya que es posible mover una capa de átomos sobre otra.

Estructura interna de un cristal

Diamante (Carbono puro)

Cuarzo (Dióxido de silicio)

Escapolita (Silicato de Aluminio)

Pirita (Sulfuro de hierro)

¿Qué son las redes cristalinas?

Las redes cristalinas se caracterizan fundamentalmente por un orden o periodicidad. La estructura interna de

los cristales viene representada por la llamada celdilla unidad que se repite una y otra vez en las tres direcciones

del espacio. El tamaño de esta celdilla viene determinado por la longitud de sus tres aristas (a, b, c), y la forma

por el valor de los ángulos entre dichas aristas (α,β,γ).

El conjunto de elementos de simetría de un objeto que pasan por un punto, definen la simetría total del objeto

(grupo puntual de simetría). Hay muchos grupos puntuales, pero en los cristales éstos han de ser compatibles

con la periodicidad (repetitividad por traslación) por lo que hay sólo 32 posibles grupos puntuales que se denominan

clases cristalinas.

Combinando las dos traslaciones y el ángulo que forman entre sí, sólo hay cinco posibles formaciones de redes

planas: paralelogramo, rectángulo, cuadrado, hexágono y rombo.

Si formamos una red espacial apilando estas redes planas, sólo existen catorce posibles formaciones que

representan las formas más sencillas en que puede descomponerse la materia cristalina sin que por ello pierdan

sus propiedades originales, son las llamadas redes de Bravais.

Solvatación

Proceso de interacción entre un disolvente polar y un soluto iónico o polar. Las moléculas del disolvente rodean electrostáticamente a los iones enfrentados con cargas opuestas. Cuando el disolvente es el agua, el proceso de solvatación recibe el nombre de hidratación.

Referencias

http://quimica.laguia2000.com/

http://www.quimicaweb.net/

http://www.principia-malaga.com/k/images/pdf/red.pdf

http://dequimica.com/glosario/

Práctica de Laboratorio

Objetivo:

Ubicar mediante papel pH e indicador universal si una sustancia es ácido o base.

Hipótesis:

Los ácidos son de color amarillo a rojo con el indicador universal y las bases son de color azul a morado.

Procedimiento:

Para esta práctica necesitaremos diferentes cosas, pueden ser alimentos, sustancias, etc. en nuestro caso elegimos lo siguiente:

◘Coca cola

◘Zanahoria

◘Shampoo

◘Acetona

◘Brocoli

◘Peñafiel de naranja

◘Pan

◘Tortilla

◘Galletas

                                                                                     ◘Chayote

Y el siguiente material:

‡tubos de ensayo

‡indicador universal

‡Mortero

‡Agua Destilada

‡Vasos de precipitados

‡Papel indicador de pH

Primero llenamos varios tubos de ensaye con agua destilada e indicador universal.












Algunas cosas las machacamos en el mortero como la zanahoria y el brócoli y los pedazos los pusimos en los tubos de ensaye.

Al añadir café se volvió rojo instantáneamente.

 Lo mismo sucedió con el vinagre, pero no de manera tan rápida.

Con la acetona observamos que al instante de añadirla se puso de color amarilla pero después tomó un color verde nuevamente.











La leche se puso de color amarilla.                                                     












Aquí vemos los resultados:
1 Zanahoria: amarillo → ácido débil
2 Brócoli: verde limón → Neutra
3 Café: Rojo → ácido fuerte
4 Leche: Amarillo → ácido débil
5 Acetona: Verde → neutra
6 Vinagre: Rojo → ácido fuerte
Observación: Cambiamos los alimentos, galleta, tortilla y pan por leche acetona y vinagre ya que no pudimos utilizarlos.

Después para las siguientes sustancias decidimos ocupar el papel pH.
-Peñafiel de naranja
-Shampoo
-Coca cola

Y sumergimos un pedazo de papel pH en cada una de las sustancias.

 

Y lo comparamos con la escala de pH para obtener que:

 Coca cola: pH= 3→ Ácido 
Peñafiel de naranja: pH= 3→ Ácido 
Shampoo: pH= 7→Neutra

Por último neutralizamos una sustancia(hidróxido de amoniaco) con indicador universal vimos que se puso color azul obscuro.

Añadimos gotas del ácido hasta que se pusiera color verde como el indicador universal.

                                                                      

Conclusión:

Podemos averiguar si una sustancia o alimento es ácido o base con indicador universal mediante los colores verde para neutro, amarillo a rojo para ácidos y de azul a morado para bases y con el papel pH mediante una escala de colores que nos da el nivel para establecer si es ácido o base.

Ejercicios de la página Web

Óxidos metálicos

Hidróxidos y Ácidos

Nomeclatura 

Ecuaciones, Productos y Balanceo

Actividades Finales

Laboratorio Virtual

Reacciones de oxígeno

Es el elemento más abundante en el planeta Tierra, constituye aproximadamente el 50% en masa de la corteza terrestre y forma el 21% en volumen de la atmósfera; es componente activo del aire, se encuentra presente en el agua y como óxidos con otros elementos. Reacciona tanto con metales como con no metales y, entre los no metales es el segundo en reactividad química, después del flúor.Existen dos alótropos del oxígeno, el más común es la molécula diatómica O₂, el otro es el ozono que es una molécula triatómica, O_3.
Metal

Un ejemplo de las reacciones del oxígeno con un metal, es la que ocurre con el magnesio al someterlo a la reacción de oxidación en una flama, pues desprende una intensa luz blanca y se convierte en un sólido blanco muy frágil; el producto de esta reacción es un óxido metálico llamado óxido de magnesio.

No metal

Todo cambio químico puede ser descrito a través de una ecuación que nos muestra transformaciones  que ocurren cuando interactúan dos o más sustancias entre sí, podemos describir las variaciones que se realizan cuando se oxidan los elementos no metálicos en presencia de oxígeno y con el auxilio de la energía calorífica.Se puede tomar como ejemplo el carbono, cuando éste es sometido a la reacción de oxidación en la flama, se lleva a cabo su combustión y se desprende un gas llamado monóxido de carbono, en el caso de su valencia de menor valor; en la otra posibilidad cuando la valencia de intercambio del carbono es la mayor, forma el dióxido de carbono. En ambas reacciones hay desprendimiento de energía, el producto de estas reacciones son óxidos no metálicos.

Nomeclatura

Conjunto de reglas que se aplican para nombrar y representar con símbolos y fórmulas a los elementos y compuestos químicos:

✖Sistema de nomenclatura estequimétrico ó sistemático de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, (IUPAC).

✖Sistema de nomenclatura funcional, clásico ó tradicional.

✖Sistema de nomenclatura Stock.

Óxidos metálicos

Resultan de la combinación del oxígeno con metales y al reaccionar con el agua producen bases.

Nomenclatura Stock
Se nombra con la palabra genérica óxido seguido de la preposición de enseguida el nombre del metal con el que se combinó

Cuando el metal presenta más de una valencia se nombran con la palabra genérica óxido seguida de la preposición de y después el nombre del metal, escribiendo entre paréntesis con número romano el valor de la valencia

Nomenclatura clásica ó tradicional
Estos mismos compuestos se pueden nombrar con la palabra genérica óxido seguida del nombre del metal con el sufijo oso para el valor menor de la valencia y con el sufijo ico cuando el valor de su valencia es mayor.

Nomenclatura IUPAC
La IUPAC determina que estos compuestos se nombran a partir de la cantidad de elementos que los constituyen.

Óxidos ácidos

Son combinaciones del oxígeno con un no metal y al reaccionar con agua producen ácidos del tipo ácido.

Nomenclatura Stock

Se nombra con la palabra óxido seguida de la preposición de, a continuación el nombre del no metal expresando con número romano el valor de la valencia con la que interactuó con el oxígeno

Nomenclatura clásica ó tradicional
Este mismo tipo de compuestos, también se pueden nombrar con la palabra genérica anhídrido seguida del nombre del no metal con el sufijo oso para el valor de la menor valencia e ico para el valor de la mayor valencia

Cuando el no metal presenta más de dos valencias como es el caso del cloro se conservan los sufijos de la regla anterior y se utilizan además: el prefijo hipo proveniente del griego "hypo" que significa inferior o debajo, y el prefijo hiper o per del griego "hyper" que significa mayor o superior

Nomenclatura IUPAC
Este tipo de compuestos se nombran a partir de la cantidad de elementos que constituyan a su representación simbólica, empleando las raíces griegas de los números correspondientes

Dependiendo del número de valencias que presente el no metal

Hidróxidos

Una de las principales aplicaciones de las bases o hidróxidos es en la fabricación de los jabones que usamos a diario en casa.

Nomenclatura Stock
Cuando ya se tiene un óxido metálico, al combinarse con agua forma un hidróxido, también conocido como base

Nomenclatura clásica ó tradicional
Se conserva la misma nomenclatura para nombrar a los compuestos derivados de los óxidos metálicos formando los hidróxidos correspondientes y también se conservan los sufijos “oso” para el valor menor de la valencia e “ico” para el valor mayor

Nomenclatura IUPAC
Se conserva la misma nomenclatura, es decir, considerando la cantidad de elementos que constituyen el compuesto

Para aprender a escribir los modelos o las fórmulas de los hidróxidos con facilidad, puedes acudir a un recurso didáctico sencillo: combinar directamente el metal en forma de ion positivo con el radical hidroxilo con valencia 1-  (OH)^1}

 Ácidos

Cuando se tiene un óxido no metálico, al combinarse con agua forma un ácido de tipo oxiácido, se llaman oxiácidos porque en su composición está presente el oxígeno y la calidad ácida será determinada por la presencia del hidrógeno. 

Estos tipos de compuestos son los que producen la lluvia ácida, ya que son productos de desecho de la industria y de vehículos de combustión interna (automotores), debido a que se combinan con la humedad y agua del ambiente.

Nomenclatura Stock
Se nombra al no metal con el sufijo ato, seguida del valor de la valencia del no metal y por último se agrega de hidrógeno.

Nomenclatura clásica ó tradicional
Si observas, cuando los óxidos no metálicos se combinan con agua por síntesis o adición forman su ácido correspondiente, derivando su nombre del anhídrido del cual provenían, se pierde la palabra anhídrido, se cambia por ácido y conserva el nombre del anhídrido originario.
Por ejemplo, para formar los ácidos correspondientes del carbono, se parte de su óxido o anhídrido en presencia de agua, reaccionan y se produce:

Nomenclatura IUPAC
Se conserva la misma nomenclatura, es decir, considerando la cantidad de elementos que constituyen el compuesto

Hidrácido

Este tipo de compuestos se forman con la combinación de un hidrógeno (H⁺) como ión positivo y un no metal (NM^-) como ión negativo.

Nomenclatura Stock
Se nombran con el nombre del no metal con sufijo uro seguida de la preposición de y finalmente la palabra hidrógeno, en estado natural. 

Nomenclatura tradicional e IUAPAC
En este caso convergen la nomenclatura clásica o tradicional y la de IUPAC, en éstas se nombran con la palabra genérica ácido seguida del nombre del no metal con el que se combinó y con el sufijo hídrico,en disolución acuosa.

Balanceo

Para escribir y balancear una ecuación química de manera correcta, es necesario tener presente las siguientes recomendaciones:

►Revisar que la ecuación química esté completa y correctamente escrita.

►Observar si se encuentra balanceada.

►Balancear primero los metales, los no metales y al final el oxígeno y el hidrógeno presentes en la ecuación química.

►Escribir los números requeridos como coeficiente al inicio de cada compuesto.

►Contar el número de átomos multiplicando el coeficiente con los respectivos subíndices de las fórmulas y sumar los átomos que estén de un mismo lado de la ecuación.

►Verificar el balanceo final y reajustar si es necesario.

1.  Contar el número de elementos existentes en dicha ecuación de lado de los reactivos y del lado de los productos, empezando por: metales, no metales, dejando para el final al oxígeno e hidrógeno 
2.  Al hacer el conteo de cada lado, se recomienda indicar con coeficientes la igualación de la cantidad de átomos de los elementos que intervienen en la representación de una reacción química
3.  A continuación contar el no metal, oxígeno de ambos lados de la ecuación, por inspección se observa que del lado de los reactivos se requiere un coeficiente tres y de dos en el compuesto óxido de aluminio con el fin de igualar la cantidad de oxígenos tanto de reactivo como de producto.
4. Para comprobar la igualdad de la cantidad de átomos de los elementos que intervienen en la representación de la reacción química, se recomienda volver a contar la cantidad de cada uno de ellos.

Balanceo de un fenómeno de neutralización

1. Observar que la ecuación química esté completa y bien escrita.
2. Contar el número de elementos existentes en dicha ecuación del lado de los reactivos y después los correspondientes a los productos, empezando por: metales, no metales, dejando para el final al oxígeno e hidrógeno.
3. Al hacer el conteo de cada lado, se recomienda indicar con coeficientes la igualación de la cantidad de átomos de los elementos que intervienen en la representación de una reacción química.

Bibliografía

Libros

Ayluardo, B. (1999). Fundamentos de química. México: McGraw-Hill.

Brown, T. et al. (1993). Química. La ciencia central. México: Prentice-Hall.

Castillejos, A. (2005). Conocimientos fundamentales de química. México:Pearson-UNAM.

Espriella, A. (2009). Química básica. Un enfoque natural y significativo hacia el cambio conceptual.  México: Espriella- Magdaleno.

García, J. y Ortega, F. (2004). Periodicidad Química. México: Trillas.

García, M. et. al. (1992). Química. México: Publicaciones Cultural.

García, P. et. al.  (2009). Guía didáctica para el profesor de Química I. UNAM-CCH, México.

Garritz A. y Chamizo, J. (1994). Química. México: Addiso-Wisley.

Phillips, J. Strozac, V., Wistrom, C. (2000). Química, conceptos y aplicaciones. México: McGraw-Hill

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Internet

Textos científicos (s/f). Modelo de Repulsión de los Pares de Electrones de la Capa de Valencia. Recuperado de  http://www.textoscientificos.com/quimica/inorganica/vserp (abril, 2012).

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Videos

Quiza, B. (2012). Reacción con el magnesio. México: CCH Oriente.

Quiza, B. (2012). Combustión de carbono. México: CCH Oriente.