▷ ¿Cómo se unen los átomos? ✨ → ® © → ❤️

Enlace Químico

Aquí podrás Identificar las partículas que tienen la función de enlace entre los átomos y las interacciones electrostáticas de los átomos.

Introducción al enlace químico

Los enlaces químicos permiten conocer cómo se comportan los electrones de valencia de los átomos para agruparse con otros y así formar moléculas. Al formar diferentes compuestos debido a los enlaces, éstos pueden utilizarse en diferentes ámbitos, por ejemplo, en la elaboración de medicamentos que reducen síntomas y ayudan a curar enfermedades y de esta forma se salvan vidas.

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El gas de las estufas carecen de olor

Sabías que el gas que se ocupa en las estufas carece de olor. La molécula causante de la halitosis, es decir el mal aliento o el olor de pies, es la misma que se emplea como aditivo para el gas de uso doméstico, ya que éste carece de olor. Estas bacterias provocan la descomposición de las proteínas, liberando aminoácidos que contienen azufre. Esta sustancia es un gas responsable del mal olor y se utiliza para detectar rápidamente las fugas del gas doméstico (gas natural, propano o butano) por su característico olor a huevos podridos.

Símbolo de puntos de Lewis

El desarrollo de la tabla periódica y el concepto de “configuración electrónica” dieron a los químicos los fundamentos para entender cómo se forman las moléculas y los compuestos. La explicación propuesta por Gilbert Lewis es que los átomos se combinan para alcanzar una configuración electrónica más estable. La estabilidad máxima se logra cuando un átomo es isoelectrónico con un gas noble.

Cuando los átomos interactúan para formar un enlace químico, sólo entran en contacto sus regiones más externas. Por esta razón, cuando estudiamos los enlaces químicos consideramos sobre todo los electrones de valencia de los átomos. Para reconocer los electrones de valencia y asegurarse de que el número total de electrones no cambia en una reacción química, los químicos utilizan el sistema de puntos desarrollado por Lewis. Un símbolo de puntos de Lewis consta del símbolo del elemento y un punto por cada electrón de valencia de un átomo del elemento. La figura 9.1 indica los símbolos de puntos de Lewis para los elementos representativos y los gases nobles. Observe que, a excepción del helio, el número de electrones de valencia de cada átomo es igual al número de grupo del elemento. Por ejemplo, el Li es un elemento del grupo 1A y tiene un punto para un electrón de valencia; el Be es un elemento del grupo 2A y tiene dos electrones de valencia (dos puntos), y así sucesivamente. Los elementos de un mismo grupo poseen configuraciones electrónicas externas similares y, en consecuencia, también se asemejan los símbolos de puntos de Lewis. Los metales de transición, lantánidos y actínidos, tienen capas internas incompletas y en general no es posible escribir símbolos sencillos de puntos de Lewis para ellos (Chang, 2011 p. 372).

Enlace químico en la naturaleza

En la naturaleza los enlaces químicos permitieron que las estrellas se formaran en su mayoría de hidrógeno y helio, el planeta Tierra se formó de manera natural con los elementos que aparecen en la tabla periódica. El ozono es una molécula compuesta por tres átomos de oxígeno que protege de los rayos ultravioleta (UV) del Sol. Algunas de las sustancias más importantes para la vida: el agua, las biomoléculas como proteínas y el ácido desoxirribonucleico, ADN, se forman con base en los enlaces químicos.

Preguntas

¿Qué son los enlaces químicos?

Un enlace químico es el proceso químico responsable de las interacciones atractivas entre átomos y moléculas, ​y que confiere estabilidad a los compuestos químicos diatómicos y poliatómicos. La explicación de tales fuerzas atractivas es un área compleja que está descrita por las leyes de la química cuántica.

Existen 3 tipos de enlaces, se muestran; enlace iónico, covalente y metálico.  

¿Cuáles son sus propiedades?

¿Cómo se clasifican?

Los enlaces se pueden clasificar en tres grupos principales: enlaces metálicos, enlaces iónicos, enlaces covalentes y enlaces dativos. Los enlaces se producen como resultado de los movimientos de los electrones de los átomos, sin importar el tipo de enlace que se forme. Pero no cualquier electrón, puede formar un enlace, sino solamente los electrones del último nivel energético (más externo). A estos se les llama electrones de valencia.

¿Dónde se llevan a cabo?

En las regiones más externas de cada átomo, los que interactúan son los electrones de valencia.  

¿Para qué se forman?

Para estabilizarse o mantener un equilibrio químico.

Comportamiento natural de los enlaces químicos

Si alzas tu mirada y observas a tu alrededor verás múltiples cosas, todas ellas están formadas por materia, las nubes en el cielo, la lluvia, los mares, la arena, la comida que ingieres, incluso la ropa que llevas puesta, hasta lo que no puedes ver, como el aire o las células del cuerpo, hasta los virus. Todos ellos están formados por enlaces químicos. Pero exactamente, ¿qué pasa ahí? ¿por qué sucede esto? La cotidianidad de este tipo de cosas a veces hace que te olvides de fenómenos realmente fascinantes.

Consiguen foto de 5 millones de átomos que rodean a un virus. Tras más de 3 años de investigación, los expertos publican en la revista "Proceedings of the National Academy of Science" una imagen tridimensional real de la estructura de esa capa protectora del virus, construida a partir de cientos de imágenes de rayos X.  La cápsida protege y aisla del exterior el material genético del virus, pero no sólo acompaña a ese material antes de que el virus invada una célula para multiplicarse, sino que entra en ella y nunca llega a desintegrarse del todo. Fuente

Los átomos pueden presentar enlaces fuertes y organizarse en moléculas o cristales; o pueden formar enlaces temporales y débiles con otros átomos con los que chocan o rozan. Tanto los enlaces fuertes, que mantienen unidas a las moléculas, como los enlaces más débiles que crean uniones temporales, son esenciales para la química de tu cuerpo y la vida misma.

Los átomos tienden a alcanzar el estado más estable posible. Los átomos se vuelven estables cuando la órbita más alejada del núcleo está completa, es decir, si tienen una órbita, completan 2 electrones de valencia, como es el caso del hidrógeno O bien, los elementos que se encuentran en el segundo periodo y que pueden completar ocho electrones de valencia, tienden a completar su órbita o nivel energético para alcanzar estabilidad. Si los átomos no tienen este arreglo, lo conseguirán al ganar, perder o compartir electrones mediante los enlaces.

¿Qué tan importantes son los enlaces químicos?

Los enlaces químicos son muy importantes porque:

✅ Permiten que los átomos se agrupen en moléculas. 

✅ Permiten que átomos iguales o diferentes se agrupen entre sí, formando moléculas de elementos o compuestos.

✅ Permiten que átomos diferentes se agrupen y formen cristales.

✅ Al conocer los enlaces químicos, los seres humanos pueden formar y separar sustancias.

Transferencia de electrones

Cuando un átomo pierde un electrón y otro átomo gana un electrón. 

Ejemplo; Debido a la transferencia de electrones se produce una atracción electrostática entre los iones de distinto signo, es decir, uno fuertemente electropositivo (baja energía de ionización) y otro fuertemente electronegativo. Un ejemplo es la unión entre el sodio y el cloro.

El sodio pertenece al grupo 1, por lo tanto, tiene 1 electrón de valencia; el cloro está ubicado en el grupo 17 y tiene 7 electrones de valencia. El sodio cede su único electrón de valencia para que el cloro tenga 8 electrones de valencia en la órbita más alejada del núcleo, la estabilidad es importante en las uniones entre átomos.

Explicación del enlace Na - Cl

Cuando se transfieren electrones, los átomos del elemento con un menor número de electrones de valencia, los cede, al mismo tiempo que, los átomos con mayor número de electrones de valencia, los gana. La unión se forma entre iones con cargas opuestas. Regresa al ejemplo anterior, los iones sodio cargados positivamente y los iones cloruro cargados negativamente se atraen entre sí para formar cloruro de sodio o sal de mesa.

¿Por qué el sodio (Na) se transforma en ion?

El número atómico del sodio es 11, este dato que brinda la tabla periódica permite reconocer que tiene 11 protones o cargas positivas dentro del núcleo; y como el átomo es eléctricamente neutro, entonces tiene 11 electrones en sus órbitas o niveles energéticos. Cuando el sodio cede su único electrón de valencia, entonces se queda con 10 electrones y si sumamos algebraicamente, 11 cargas positivas que corresponden a los protones, con 10 cargas negativas de los electrones se obtiene como resultado +1, es decir, que los átomos de sodio se transforman en iones positivos llamados cationes.

¿Cuál es la carga del ion cloro?

Negativa. El cloro al aceptar un electrón pasó de tener 17 electrones a 18 y si se suma algebraicamente, las cargas positivas de los protones que son 17 y las 18 cargas negativas de los electrones se obtiene -1, lo que significa que los átomos del cloro se transforman en iones negativos llamados aniones.

Función de los electrolitos

La sal de mesa, al igual que muchos compuestos iónicos, no se compone sólo de un ion sodio y un ion cloruro, sino más bien, contiene muchos iones acomodados en forma de cristales. La química en la vida cotidiana, más específicamente en las bebidas energéticas en el deporte ha sido un tema importante. Los electrólitos son iones positivos y negativos que ayudan a controlar el movimiento del agua en todo el cuerpo, ayudando a las células a la eliminación de desechos y al transporte de nutrimentos dentro de ellas, se pueden encontrar a los iones sodio, potasio, cloro, calcio y magnesio. Dichos iones son necesarios para la conducción de impulsos nerviosos, la contracción muscular y el equilibrio de agua.

Actividad

Anota en tu libreta un cuadro comparativo con los iones que se presentan en las siguientes imágenes, anotando para qué sirve el ion en el cuerpo humano y en qué alimentos puedes hallarlo.

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¿Por qué lloras cuando cortas cebolla?

En la cebolla existen algunos compuestos que contienen azufre. Al cortarla estas células se rompen y se transforman en moléculas sulfuradas y volátiles. Del mismo modo, reaccionan a la humedad de los ojos dando una sensación de quemazón. Al detectar la irritación, las terminaciones nerviosas del ojo reaccionan produciendo más agua. De ese modo, protegen el ojo.

Práctica

Enlace Química | Transferencia de electrones

Materiales

✔Azúcar
✔Sal
✔Agua destilada
✔Circuito eléctrico
✔Cucharilla de combustión
✔Cápsula de porcelana
✔Lámpara de alcohol
✔Vaso de precipitado
✔Espátula
✔Dos globos
✔Confeti y una hoja de papel periódico

Procedimiento

✅ Coloca los pedazos de papel o confeti en la mesa o en una superficie plana. 

✅ Infla el globo y frótalo con tu cabello o una prenda de lana.

✅ Acerca el globo al confeti y responde las preguntas asignadas.

✅ Frota el globo y acércalo a un rollo de periódico, contesta las preguntas asignadas.

Preguntas y respuestas

¿Qué crees que suceda al acercar el globo sin que toque los papeles o confeti?

El confeti es atraído por el globo

¿Qué sucederá al acercar el globo al confeti?  

Algunos confetis son atraídos por el globo, algunos se pegan otros saltan. al frotar el globo en la tela, éste se llena de electrones y queda con carga negativa, los confetis que están con carga positiva son atraídos. 

¿cómo se llama este fenómeno?

fuerza electroestática 

¿Qué sucederá al acercarlo a los rollos de periódico?

De igual manera que el confeti, es atraído por el globo, incluso pasar el globo rápido logra que el rollo gire sobre una superficie

Conclusión

La electrostática es la rama de la física que analiza los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de sus cargas eléctricas, es decir, el estudio de las cargas eléctricas en equilibrio. en esta practica se pudo observar que al frotar el globo sobre una tela, los electrones en la tela se trasladaron al globo, haciendo que el globo quedara con carga negativa actuando como una especie de imán sobre materiales con poco peso, incluso el globo fue capaz de mover un tubo de papel periódico, esto comprueba la existencia de electrones sin la posibilidad de poder verlos físicamente. 

 

Interacciones intermoléculares

Otra manera de que los átomos sean más estables es cuando comparten electrones para formar moléculas. En los organismos vivos hay una diversidad de moléculas.

Por ejemplo, la función estructural, en el cuerpo, depende de moléculas orgánicas compuestas de carbono, como el ácido desoxirribonucleico, ADN y las proteínas. También se forman moléculas inorgánicas más pequeñas, tales como las moléculas de hidrógeno, H₂; de dióxido de carbono, CO₂; y de oxígeno, O₂, entre otras.

Se pueden compartir uno, dos o tres pares de electrones, lo que resulta en enlaces simples, dobles o triples, respectivamente.

Un ejemplo de esta unión, donde se comparten electrones, es la molécula del agua, observa la siguiente imagen.

El agua está compuesta de dos átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno. Cada hidrógeno comparte su electrón con el oxígeno y el oxígeno comparte uno de sus electrones de valencia con cada hidrógeno, por lo que se completa el número máximo de electrones que pueden tener por órbita, dos electrones para el hidrógeno, H; y ocho para el oxígeno, O.

Esto hace que una molécula de agua sea mucho más estable de lo que son los átomos de cada elemento que la componen. En general, la electronegatividad relativa de los átomos en un enlace, es decir su tendencia a atraer los electrones, determinará si éste es polar o no polar. 

Siempre que un elemento sea ligeramente más electronegativo que otro, el enlace entre ellos será polar; esto significa que uno de sus extremos tendrá una carga parcialmente positiva y el otro una carga parcialmente negativa, en cambio en el enlace no polar los átomos que se unen tienen una electronegatividad similar.

Fuerzas intermoleculares

Las fuerzas intermoleculares son fuerzas de atracción entre las moléculas. Estas fuerzas son las responsables del comportamiento no ideal de los gases. Ejercen aún más influencia en las fases condensadas de la materia, es decir, en los líquidos y los sólidos. A medida que desciende la temperatura de un gas disminuye la energía cinética promedio de sus moléculas. Así, a una temperatura suficientemente baja, las moléculas ya no tienen la energía necesaria para liberarse de la atracción de las moléculas vecinas. En este momento las moléculas se agregan y forman pequeñas gotas de líquido. Esta transición de la fase gaseosa a la fase líquida se conoce como condensación.

Actividad

Elabora un diagrama (mapa mental, mapa conceptual, la V de Gowin, cuadro sinóptico o comparativo) en el que incluyas los siguientes términos, enlace químico, ion, catión, anión, electrostática, compartición de electrones, transferencia de electrones, polar, no polar, electrones de valencia y órbitas.

Más preguntas

Realiza la actividad experimental, donde a partir de la temperatura de fusión identifiques la diferencia entre compuestos iónicos y moleculares. Por ejemplo, la sal y el azúcar

¿Cómo podrías saber cuál es la sal y cuál es el azúcar?, sin probarla.

Teniendo en cuenta que los enlaces irónicos tienen punto de fusión muy altos a diferencia de los moleculares como el azúcar

¿Cómo se debe de hacer entonces?

Calentando ambos hasta encontrar su punto de fusión

Los compuestos iónicos tienen temperatura de fusión alta mientras que en los compuestos moleculares su temperatura de fusión es baja, por lo que pasará del estado sólido al estado líquido con mayor rapidez.

¿Qué sustancia es un compuesto iónico?

La sal

¿Cuál sustancia es un compuesto molecular?

El azúcar


Ahora utiliza las mismas sustancias disueltas en agua y usa un circuito eléctrico. 

Puedes identificar ¿cuál conduce la corriente eléctrica?

La sal en disolución conduce la corriente eléctrica, debido a que una propiedad de los compuestos iónicos es ser conductores de la corriente eléctrica en disolución.

La sal conduce la electricidad

Las interacciones entre átomos pueden ser la transferencia de electrones, se forman uniones debido a la atracción de átomos que tienen cargas eléctricas opuestas. O bien la compartición de electrones, este tipo de interacciones favorecen la formación de moléculas de átomos iguales o diferentes. 

Es evidente cómo los enlaces químicos están presentes en la vida cotidiana. Un ejemplo es la pila eléctrica, de suma importancia porque es un dispositivo que transforma la energía química en eléctrica, debido a que contiene un electrólito, que puede encontrarse en estado sólido o líquido, además de un electrodo positivo y otro negativo. Los electrólitos son compuestos iónicos.

Los avances tecnológicos, en el desarrollo de pilas, han sido significativos, la intención es que seas amigables con el medio ambiente, una alternativa son las pilas solares, se elaboran con un cristal del elemento silicio.

Pila solar, química y eléctrica

Los avances tecnológicos relacionados con las pilas son de suma importancia, pues son aprovechadas en los vehículos espaciales y en los aviones.

Recuerda que las sustancias están formadas por uniones de átomos de iguales o distintos elementos, los cuales se mantienen unidos por una fuerza de atracción conocida como enlace químico. Estudiar la naturaleza de los enlaces químicos permite predecir el comportamiento de diferentes compuestos, con base en las propiedades del tipo de enlace que se forme.

Existen diferentes tipos de enlace, los cuales dependen de los elementos que participen. Los átomos se unen porque no son estables cuando están libres, al unirse con otros les permite tener mayor estabilidad.

Un enlace químico, por tanto, se produce como resultado de la interacción electrostática. Esta situación de mayor estabilidad sucede cuando el número de electrones que tienen los átomos en su nivel más alejado del núcleo es igual a 8, estructura que coincide con el de los gases nobles. Este principio recibe el nombre de “regla del octeto”.

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