| En la naturaleza raramente aparecen átomos aislados; sólo los gases nobles (He, Ne, Ar,...) que constan de átomos individuales, no reactivos. Los átomos tienden a combinarse entre sí de varias maneras para formar las distintas sustancias puras: elementos y compuestos. Las unidades que sirven como bloques de construcción de dichas sustancias son las moléculas y los iones. Moléculas Dos o más átomos pueden combinarse entre sí para formar una molécula. Por ejemplo el oxígeno (O2) o el nitrógeno (N2), constituidos por moléculas de elementos. Las moléculas de los compuestos están formadas por átomos de diferentes tipos, por ejemplo en el agua o el dióxido de carbono. Los átomos involucrados suelen ser de elementos no metálicos. Dentro de la molécula, los átomos están unidos unos a otros por fuerzas intensas denominadas enlaces químicos. Las sustancias moleculares se representan abreviadamente mediante las fórmulas, en las que se indica el número de átomos de cada elemento por un subíndice escrito después del símbolo del elemento (si un símbolo de un elemento no lleva subíndice significa que hay un solo átomo del mismo). Así, las fórmulas moleculares para el agua (H2O), amoníaco (NH3) y metano (CH4), se interpretan del siguiente modo: · En la molécula de agua hay dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. · En la molécula de amoníaco hay un átomo de nitrógeno y tres átomos de hidrógeno. · En la molécula de metano hay un átomo de carbono y cuatro átomos de hidrógeno. |
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| Iones |
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| Cuando un átomo pierde o gana electrones, se forman partículas cargadas denominadas iones. Los átomos de los elementos metálicos (los situados a la izquierda y en el centro de la tabla periódica) tienden a perder electrones para formar iones cargados positivamente llamados cationes. Por ejemplo, los iones Na+ y Ca2+, se forman a partir de los átomos de los metales sodio y calcio:
Los átomos de no metales (los elementos situados a la derecha de la tabla periódica) tienden a ganar electrones y formar iones negativos llamados aniones. Por ejemplo, los átomos de cloro y oxígeno, al adquirir electrones forman los iones Cl- y O2-:
Cuando se forma un ion, el número de protones en el núcleo no cambia. Lo único que varía es el número de electrones, que aumenta o disminuye. Los iones vistos hasta este ahora son monoatómicos, es decir, proceden de un único átomo que ha perdido o ganado electrones. Muchos iones importantes en química son poliatómicos, es decir, contienen más de un átomo. Ejemplos de este tipo de iones son el ion hidróxido (OH-) y el ion amonio (NH4+). Estos iones se pueden imaginar como una "molécula cargada". | ||||||||||||
| Moléculas e iones: Actividades finales | ||||||||||||
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| 1. La molécula del ácido fosfórico se representa por la fórmula H3PO4 ¿A cuál de los siguientes modelos corresponde?
2. Un átomo de oxígeno (O) y el ión óxido (O2-) tienen:
3. Un átomo que ha adquirido carga positiva al perder un electrón, se denomina . 4. Cuál será la fórmula correspondiente al modelo molecular representado a la izquierda:
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| Enlaces entre átomos | ||||||
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| Prácticamente todas las sustancias que encontramos en la naturaleza están formadas por átomos unidos. Las intensas fuerzas que mantienen unidos los átomos en las distintas sustancias se denominan enlaces químicos. ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos se unen porque, al estar unidos, adquieren una situación más estable que cuando estaban separados. Esta situación de mayor estabilidad suele darse cuando el número de electrones que poseen los átomos en su último nivel es igual a ocho, estructura que coincide con la de los gases nobles. Los gases nobles tienen muy poca tendencia a formar compuestos y suelen encontrarse en la naturaleza como átomos aislados. Sus átomos, a excepción del helio, tienen 8 electrones en su último nivel. Esta configuración electrónica es extremadamente estable y a ella deben su poca reactividad. Podemos explicar la unión de los átomos para formar enlaces porque con ella consiguen que su último nivel tenga 8 electrones, la misma configuración electrónica que los átomos de los gases nobles. Este principio recibe el nombre de regla del octeto y aunque no es general para todos los átomos, es útil en muchos casos. Distintos tipos de enlaces Las propiedades de las sustancias dependen en gran medida de la naturaleza de los enlaces que unen sus átomos. Existen tres tipos principales de enlaces químicos: enlace iónico, enlace covalente y enlace metálico. Estos enlaces, al condicionar las propiedades de las sustancias que los presentan, permiten clasificarlas en: iónicas, covalentes y metálicas o metales. | |||||||||
| (pulsa en la figura sobre los nombres los tipos de enlaces y sustancias para ver sus características)
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| Enlace iónico | |||||||||
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| Este enlace se produce cuando átomos de elementos metálicos (especialmente los situados más a la izquierda en la tabla periódica -períodos 1, 2 y 3) se encuentran con átomos no metálicos (los elementos situados a la derecha en la tabla periódica -especialmente los períodos 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. Ejemplo: La sal común se forma cuando los átomos del gas cloro se ponen en contacto con los átomos del metal sodio. En la siguiente simulación interactiva están representados los átomos de sodio y cloro con solo sus capas externas de electrones. Aproxima un átomo a otro con el ratón y observa lo que ocurre: |
| Enlace covalente |
| 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, ...). Estos átomos tienen muchos electrones en su nivel más externo (electrones de valencia) y tienen tendencia a ganar electrones más que a cederlos, para adquirir la estabilidad de la estructura electrónica de gas noble. Por tanto, los átomos no metálicos no pueden cederse electrones entre sí para formar iones de signo opuesto. 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. Se forman así habitualmente moléculas: pequeños grupos de átomos unidos entre sí por enlaces covalentes. Ejemplo: El gas cloro está formado por moléculas, Cl2, en las que dos átomos de cloro se hallan unidos por un enlace covalente. En la siguiente simulación interactiva están representados 2 átomos de cloro con solo sus capas externas de electrones. Aproxima un átomo a otro con el ratón y observa lo que ocurre: |
El átomo de cloro (su configuración electrónica es 2,8,7), tiene en su última capa . Por tanto, para adquirir la estructura electrónica de gas noble, tiene tendencia a un electrón, consiguiendo una configuración electrónica estable.
Al encontrarse dos átomos de cloro, lo que ocurre es que un par de electrones, de manera que cada átomo adquiere en su nivel externo, 6 no compartidos y 2 compartidos. El par de electrones compartido constituye el .
Al encontrarse dos átomos de cloro, lo que ocurre es que un par de electrones, de manera que cada átomo adquiere en su nivel externo, 6 no compartidos y 2 compartidos. El par de electrones compartido constituye el .
En otros casos un mismo átomo puede compartir más de un par de electrones con otros átomos. Por ejemplo en la molécula de agua (H2O) 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.
| Enlace metálico |
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| 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. Éstos 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 |
| Enlaces: Actividades finales |
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| 1. Al combinarse los átomos de potasio (un metal alcalino) con los átomos de bromo (un no metal del grupo de los halógenos), lo más probable es que entre ellos se establezca:
2. Un sólido metálico está formado por:
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| Enlaces: Actividades finales |
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| 1. Al combinarse los átomos de potasio (un metal alcalino) con los átomos de bromo (un no metal del grupo de los halógenos), lo más probable es que entre ellos se establezca:
2. Un sólido metálico está formado por:
3. ¿Cuál será la clase de enlace químico más probable que puede establecerse entre los átomos de los siguientes elementos?
4. Señala cuáles de los siguientes compuestos serán de tipo iónico:
5. De los sólidos siguientes, marca los que son muy solubles en agua:
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