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TEMA V.- ¿CÓMO SE UNEN LOS ÁTOMOS?
1. EL ENLACE QUÍMICO
Hasta ahora hemos estudiado cómo se distribuyen los electrones en las
órbitas. Veamos ahora cómo participan los electrones en la formación de enlaces.
El enlace químico desempeña un papel fundamental en la compresión de las
propiedades de las sustancias.
Los átomos se encuentran situados a corta distancia unos de otros y existen
fuerzas que los mantienen unidos. Llamaremos enlace químico a la interacción
existente entre dos o más átomos, si como resultado de ésta se forma un
compuesto estable.
Para describir el enlace utilizaremos los símbolos ideados por Lewis. Éste
representa el símbolo químico de los elementos rodeado de tanto puntos como
electrones indica el grupo al que pertenece el elemento, por tanto se pueden
señalar desde 1 hasta 8 electrones.
Así el Li, que pertenece al grupo IA, se representa por Li· y el Carbono que
pertenece al grupo VIA se representa por C. De la misma forma, los gases nobles
se representan con 8 electrones, excepto el helio, que solo tiene 2 electrones.
Para hacer la estructura de lewis de un átomo debes :
1º.- conocer su número atómico (Z).
2º.- hacer su configuración electrónica.
3º.- desde allí sabrás los electrones del último nivel de energía.
4º.- ubicar los electrones alrededor del símbolo del elemento de acuerdo al siguiente
esquema.
La Regla del Octeto
En la formación del enlace, los elementos tienden a adquirir la estructura
electrónica de gas noble, por ser más estable. Así pues, buscarán tener 8
electrones en la órbita exterior, que se denomina capa de valencia. Esta regla se
conoce como regla del octeto.
ACTIVIDAD 1. Representa, utilizando los símbolos de Lewis los siguientes
elementos: Na, Ca y Ne
ACTIVIDAD 2. El número atómico del flúor es 9, ¿Cuántos electrones tiene en su
última capa?. Haz la representación del diagrama de Lewis
1.2. El enlace iónico.
El enlace iónico resulta de la transferencia de electrones entre un átomo de
carácter metálico y otro de carácter no metálico, es decir entre átomos de bajo
carácter electronegativo en el primer caso y alta electronegatividad en el segundo
caso. De esta forma podemos decir que el primer átomo se convierte en un ión
positivo y el segundo en un ión negativo.
En la mayoría de los casos, el número de electrones ganados y perdidos es
tal que cada uno de los iones resultantes adquiere la configuración electrónica de
gas noble, es decir alcanza a tener ocho electrones en la capa de valencia.
Los compuestos iónicos forman sólidos cristalinos, en los que cada ión tiende
a rodearse de iones de carga opuesta, resultando un sólido cristalino constituido
por un gran número de iones positivos y negativos, ordenados alternativamente, ya
que desde el punto de vista energético resulta más favorable.
Un ejemplo de enlace iónico es el NaCl (cloruro sódico), cada átomo de Cl
toma un electrón que es cedido por el átomo de sodio.
Los compuestos iónicos presentan las siguientes propiedades:
PROPIEDAD OBSERVADA
Temperatura de fusión elevada
INTERPRETACIÓN
Los iones están unidos por fuerzas de
atracción muy intensas
Fundidos son buenos conductores
En este estado existen iones que
pueden moverse
Disueltos
en
agua
son
buenos Al disolverse dejan libre los iones que
conductores
los forman
ACTIVIDAD 3.- Dibuja la representación de Lewis del cloruro de sodio
1.2. El enlace covalente.
El enlace covalente se forma cuando dos átomos de carácter no metálico
(alta electronegatividad) comparten electrones, de tal modo que cada uno adquiere
la configuración de gas noble. Si se comparte un solo par de electrones se habla de
enlace covalente sencillo; si se comparten dos pares, tenemos un doble enlace, y
triple si se comparten tres pares de electrones.
Los compuestos covalentes presentan las siguientes propiedades:
PROPIEDAD OBSERVADA
Temperatura de fusión baja
No son conductores en estado líquido
INTERPRETACIÓN
Las moléculas son independientes unas
de otras
No existen cargas eléctricas las
moléculas son neutras.
ACTIVIDAD 4.- Dibuja la representación de Lewis de las moléculas de O2, Cl2 y N2
1.3. El enlace metálico.
Los átomos de los metales se caracterizar por tener poco electrones en su
última capa, llamada capa de valencia.
No es posible la formación de moléculas ya que los átomos no disponen de
suficientes electrones en su capa de valencia para que la molécula cumpla la regla
del octeto. Tampoco es posible la formación de iones, ya que al ser átomos de un
mismo elemento químico, no es imaginable pensar que uno de ellos gane electrones
perdiéndolos otro igual a él. Por tanto, tampoco el enlace iónico permite explicar la
unión existente entre los átomos de un metal.
Los metales están formados por una red cristalina de iones metálicos, es
decir, un sólido donde todos los átomos estén fijos, excepto los electrones de la
capa de valencia, que pueden desplazarse fácilmente, aunque con absoluta
independencia ya que existe una interacción entre éstos y los núcleos atómicos de
la red.
Los compuestos metálicos presentan las siguientes propiedades:
PROPIEDAD OBSERVADA
Alto punto de fusión
Excelente conductores de la corriente
INTERPRETACIÓN
La
red
metálica
tiene
gran
estabilidad.
Los electrones no están localizados;
pueden desplazarse.
ACTIVIDAD 5. Indicar el tipo de enlace que formarán las siguientes sustancias:
Fe, MgCl2, CO2
2. Formulación Química
Los científicos han establecido ciertas reglas, que utilizan para escribir y
nombrar las fórmulas de los compuestos químicos. En la actualidad se han acordado
una serie de reglas y normas que se conocen con el nombre de “Normas de la
I.U.P.A.C (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada). Utilizaremos dos
métodos el de Stock y el Sistemático, a veces tendremos que recurrir además a la
formulación tradicional que se sigue utilizando en algunos casos.
Para poder formular necesitamos la valencia de los elementos químicos que
coincide con el número de electrones que existen en la última capa o con los que le
faltan para completarla. Esta regla es general aunque hay elementos que presentan
más de una valencia.
A continuación escribimos las valencias de los elementos más
representativos:
VALENCIAS DE LOS ELEMENTOS
Halógenos
Anfígenos
Nitrogenoideos
Carbonoideos
ELEMENTO
Flúor
Cloro
Bromo
Yodo
Oxígeno
Azufre
Selenio
Teluro
Nitrógeno
Fósforo
Carbono
Silicio
NO METALES
SÍMBOLOS VALENCIAS
F
-1, 1
Cl
-1,1,3,5 y 7
Br
-1,1,3,5 y 7
I
-1,1,3,5 y 7
O
-2
S
-2,2,4 y 6
Se
-2,2,4 y 6
Te
-2,2,4 y 6
N
-3,1,3 y 5
P
-3,1,3 y 5
C
-4, 2 y 4
Si
-4 y 4
Alcalinos
Alcalinotérreos
Boroideos
Elementos de
transición
HIDRÓGENO
ELEMENTO
Litio
Sodio
Potasio
Rubidio
Cesio
Francio
Berilio
Magnesio
Calcio
Estroncio
Bario
Radio
Boro
Aluminio
Cinc
Cadmio
Cobre
Mercurio
Oro
Hierro
Cobalto
Níquel
Estaño
Plomo
Platino
Cromo
Manganeso
METALES
SÍMBOLOS
Li
Na
K
Rb
Cs
Fr
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
Ra
B
Al
Zn
Cd
Cu
Hg
Au
Fe
Co
Ni
Sn
Pb
Pt
Cr
Mn
ELEMENTO RARO
H
VALENCIAS
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
3
3
2
2
1y2
1y2
1y3
2y3
2y3
2y3
2y4
2y4
2y4
2,3 y 6
2, 3, 4, 6 y 7
-1 y 1
Vamos a estudiar dos grandes grupos los compuestos binarios y los
ternarios.
2.1. Compuestos binarios.
Los compuestos binario se dividen entres grandes grupos los compuestos de
un elemento con hidrógeno, los compuestos de un elemento con oxígeno y las sales
binarias.
2.1.1 Compuestos de un elemento con hidrógeno.
-
Los compuestos que forma el hidrógeno con los metales se llaman
hidruros. Al formularlos se escribe primero el metal y después el
hidrógeno.
Para nombrarlos según Stock hidruro del metal y la valencia con la
que actúa dentro de paréntesis si tiene más de una.
Ejemplo CaH2 (Hidruro de calcio)
AuH3 Hidruro de oro (III)
-
Para nombrarlos según la Sistemática, debemos añadirle una serie
de prefijos griegos mono-, di-, triEjemplo CaH2 (Dihidruro de calcio)
AuH3 Trihidruro de oro.
Los compuestos que forma el hidrógeno con los no metales. Al
formularlos se escribe primero el hidrógeno y después el no metal.
Para nombrarlos se añade la terminación –uro al nombre del no
metal y se agrega “de hidrógeno”.
Ejemplo HCl (Cloruro de hidrógeno) H2S (sulfuro de hidrógeno)
Hay que destacar que existen nombres especiales que tenemos
que aprendernos como:
NH3  Amoníaco ; SbH3  Estibina ; PbH3 Fosfina
H2O  Agua ; CH4  Metano.
Los compuestos formados por un halógeno y el azufre con
hidrógeno tienen propiedades ácidas y se formulan también con la
palabra ácido seguida del no metal terminado en –hídrico.
Ejemplo HCl  Ácido clorhídrico H2S  Ácido sulfhídrico
Actividad 6. Nombrar los siguientes compuestos:
HI, MgH2, CH4, AgH, HF, NaH, CaH2, PbH4
Actividad 7. Formular los siguientes compuestos:
Hidruro de boro ; Hidruro de potasio ; Hidruro de oro (I) ; cloruro de hidrógeno ;
bromuro de hidrógeno ; dihidruro de mercurio ; fosfina, hidruro de hierro (II).
2.1.2. Compuestos de un elemento con oxígeno.
-
Los compuestos que forma el oxígeno se denominan óxidos. Al
formularlos se escribe primero el elemento y después el oxígeno. La
valencia con la que actúa el O es (-2)
Para nombrarlos según Stock óxido del elemento y la valencia con
la que actúa dentro de paréntesis si tiene más de una.
Ejemplo CaO óxido de calcio
Au2O3  óxido de oro (III)
Para nombrarlos según la Sistemática, debemos añadirle una serie
de prefijos griegos mono-, di-, triEjemplo CaO (óxido de calcio)
Au2O3 trióxido de dioro
Actividad 8. Nombrar los siguientes compuestos:
FO2, SO3, N2O, CO2, Li2O, BeO, B2O3, CdO,
Actividad 9. Formular los siguientes compuestos:
Óxido de cloro (III), dióxido de selenio, óxido de fósforo (V), dióxido de carbono,
óxido de sodio, oxido de magnesio, trióxido de dialuminio, óxido de cinc.
2.1.3. Otros compuestos binarios.
-
Los compuestos formados por un no metal y un metal.. Al formularlos se
escribe primero el metal y después el no metal. La valencia con la que
actúan los halógenos en (-1), los anfígenos (-2), los nitrogenoideos (-3) y
los carbonoideos (-4). Para nombrarlos se escribe el no metal terminado
en el sufijo –uro del metal.
Para nombrarlos según Stock, el no metal terminado en -uro del
metal y la valencia con la que actúa dentro de paréntesis si tiene más de
una.
Ejemplo NaCl Cloruro de sodio MnS3  Sulfuro de manganeso (VI)
Para nombrarlos según la Sistemática, el no metal terminado en
-uro debemos añadirle una serie de prefijos griegos mono-, di-, triEjemplo NaCl  Cloruro de Sodio MnS3 Trisulfuro de manganeso.
Actividad 10. Nombrar los siguientes compuestos:
KBr, SrS, Cd3N2, Cu4C, RbI, Ba2Se, Hg3P2.
Actividad 11. Formular los siguientes compuestos:
Fluoruro de oro (I), trisulfuro de dioro, nitruro de hierro (II), monocarburo de
dicobalto, cloruro de níquel (III), monoseleniuro de estaño, fósfuro de plomo (IV).
2.2. Compuestos ternarios.
Los compuestos ternarios se dividen en tres grandes grupos los hidróxidos,
los ácidos oxácidos y la sales.
2.2.1. Los hidróxidos.
Son compuestos formados por un metal y el grupo OH, podemos decir que
estas sustancias derivan de la reacción química del óxido de un elemento metálico
con agua. CaO + H2O  Ca(OH)2. La valencia del grupo OH (-1)
Al formularlos se escribe el metal y a continuación el grupo hidroxilo (OH).
Para nombrarlos según Stock hidróxido del elemento y la valencia dentro de
paréntesis, si tiene más de una.
Ejemplo FrOH  Hidróxido de Francio Pt(OH)4  Hidróxido de platino (IV).
Para nombrarlo por la sistemática, utilizamos los prefijos griegos y a
continuación hidróxido del metal.
Ejemplo Ra(OH)2Dihidróxido de radio.
Cr(OH)2Dihidróxido de cromo.
Actividad 12. Nombrar los siguientes compuestos:
LiOH, Be(OH)2, B(OH)3, Zn(OH)2, Cd(OH)2, CuOH, Hg(OH)2,Au(OH)3.
Actividad13. Formular los siguientes compuestos:
Hidróxido de hierro (III), Dihidróxido de cobalto, Hidróxido de níquel (III),
Tetrahidróxido de estaño, Hidróxido de plomo (II), Tetrahidróxido de platino,
Hidróxido de cromo (VI), Heptahidróxido de manganeso.
2.2.2. Los ácido oxácidos.
Los ácidos oxácidos pueden considerarse derivados de la reacción de una
molécula del óxido de un elemento no metálico con una molécula de agua
Ejemplo SO3 + H2O  H2SO4
Para formularlos escribimos el óxido le sumamos agua y luego colocamos el
hidrógeno+NoMetal+oxígeno.
Para nombrarlos tenemos que recurrir a tres tipos de formulación la
Tradicional que es respetada por la IUAC, la de Stock y la Sistemática.
Formulación Tradicional: Recurre a una serie de prefijos y sufijos.
Valencias
4 (1,3,5,7)
Grupos
Halógenos:
Hipo –oso, -oso, -ico, per-ico
3 (2,4,6)
Anfígenos:
Hipo –oso, -oso, -ico
2 (2,4)
Carbonoideos
-oso, -ico
Ejemplos
HIO Ácido hipoyodoso.
HIO2 Ácido yodoso
HIO3 Ácido yódico
HIO4 Ácido peryódico
H2SO2 Ácido hiposulfuroso
H2SO3 Ácido sulfuroso
H2SO4 Ácido sulfúrico
H2CO2 Ácido carbonoso
H2CO3 Ácido carbónico
También pueden formar ácidos oxácidos con el Cr(VI) y con el Mn (VI y VII). Son
ácido especiales
- Ácido Crómico H2CrO4
- Ácido Dicrómico en el que no se puede simplificar en el óxido Cr2O6 +
H2O  H2Cr2O7.
- Ácido Mangánico H2MnO4
- Ácido permangánico HMnO4
Fórmula de Stock y Tradicional: Vamos a ver la siguiente tabla.
VALENCIAS IMPARES.
VALENCIA
ÁCIDO
1
3
5
7
HXO
HXO2
HXO3
HXO4
NOMBRE DE STOCK
Ácido oxoequísico (I)
Ácido dioxoequísico (III)
Ácido trioxoequísico (V)
Ácido tetraoxoequísico (VII)
NOMBRE SISTEMÁTICO
Oxoequisato(I) de hidrógeno
Dioxoequisato(III) de hidrógeno
Trioxoequisato(V) de hidrógeno
Tetraxoequisato(VII) de hidrógeno
VALENCIAS PARES.
VALENCIA
ÁCIDO
2
4
6
H2XO2
H2XO3
H2XO4
NOMBRE DE STOCK
Ácido oxoequísico (II)
Ácido dioxoequísico (IV)
Ácido trioxoequísico (VI)
NOMBRE SISTEMÁTICO
Dixoequisato(II) de hidrógeno
Trioxoequisato(IV) de hidrógeno
Tetraoxoequisato(VI) de hidrógeno
Actividad 14. Nombrar los siguientes compuestos.
HClO, H2SO2, HNO2, H2CO2, HBrO2, H2SiO3, HIO3, H2SeO3.
Actividad 15. Formular los siguientes compuestos.
Ácido hipocloroso, Ácido oxosulfúrico(II), Oxonitrato(I) de hidrógeno, Ácido
carbonoso, Ácido dioxobrómico (III), Trioxobromato(III) de hidrógeno, Ácido
selénico, Ácido trioxonítrico (V), tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno.
2.2.3. Las sales ternarias.
Las sales se forman añadiendo un metal al ácido, así se forma una sal y se
desprende hidrógeno.
Ejemplo H2SO4+Fe3+ Fe2(SO4)3
Para formularlos escribimos el ácido oxoácido que recordamos se formaba
sumándole al óxido agua, y luego colocamos el Metal+NoMetal+oxígeno.
Para nombrarlos tenemos que recurrir a dos tipos de formulación la
Tradicional y la IUPAC que mezcla Stock con Sistemática.
Formulación Tradicional: Recurre a una serie de prefijos y sufijos.
- Si el ácido termina en –oso la sal en –ito.
- Si el ácido termina en –ico la sal en –ato.
Ejemplos:
CaCO3 Realizamos la siguiente ecuación
2·1+x·1+(-2·3)=0  x=4 (Está actuando con la mayor)
carbonato de calcio
Fe(IO)3  Realizamos la siguiente ecuación
1·3+(x·1-2·1)·3=0
3+3x-6=0; 3x-3=0; x=1 hipoyodito de hierro (III)
- Ácido permangánico HMnO4
Fórmula IUPAC. Fórmulamos de derecha a izquierda prefijo+ oxo+nometal
terminado en ato (valencia en paréntesis) del metal (valencia)
CaCO3 Realizamos la ecuación trioxocarbonato (IV) de calcio.
Fe(IO)3  Realizamos la ecuación monooxoyodato (I) de hierro (III)
Actividad 16. Nombrar los siguientes compuestos.
LiClO, BeSO3, AlNO, ZnCO2, Cd(BrO2)2, Cu2SeO4, Hg(NO2)2, Au2CO4
Actividad 17. Formular los siguientes compuestos.
Yodato de hierro (II), trioxotelurato (IV) de cobalto (III), nitrato de estaño (II),
Trioxocarbonato (IV) de plomo (II), hipoclorito de platino (II), dioxobromato (III)
de cromo (III), peryodato de manganeso (VII) y tetraoxosulfato (IV) de mercurio
(II)
ACTIVIDADES PARA ENTREGAR AL FINALIZAR EL TEMA
1. Formular los siguientes hidruros:
Hidruro de litio, Hidruro de calcio, Hidruro de boro, Hidruro de cinc, ácido fluorhídrico sulfuro
de hidrógeno, amoniaco, metano.
2. Nombrar los siguientes compuestos:
NaH, BeH2, BH3,CdH2,HCl, H2Se, PH3, SiH4
3. Formular los siguientes compuestos.
Óxido de yodo (I), Dióxido de azufre, Óxido de nitrógeno (I), Monóxido de Carbono, Óxido de
rubidio, Óxido de estroncio, Óxido de boro, Monóxido de cobre.
4. Nombrar los siguientes óxidos:
Br2O, TeO3, P2O5, CO2, K2O, MgO, Al2O3, Cu2O
5. Fórmula las siguientes sales binarias
Fluoruro de plata, Cloruro de manganeso (VII), Hexabromuro de cromo, Yoduro de platino (IV)
Disulfuro de plomo, Seleniuro de estaño (IV), Triteleruro de diníquel , Nitruro de cobalto (III)
6. Nombrar las siguientes sales binarias:
LiF; NaCl ; KBr ; RbI ; Cs2S ; Fr2Se ; BeTe ; Mg3N2
7. Fórmula los siguientes hidróxidos:
LiOH, Zn(OH)2, Be(OH)2, Cd(OH)2, B(OH)3. CuOH, NaOH, Cu(OH)2
8. Nombra los siguientes hidróxidos
Hidróxido de plata; Heptahidróxido de manganeso; Hidróxido
de
manganeso(VI)
Tetrahidróxido de platino; Hidróxido de plomo (IV); Tetrahidróxido de estaño; Hidróxido de
níquel (III); Trihidróxido de cobalto.
9. Fórmula los siguientes ácidos oxácidos
Monoxofluorato (I) de hidrógeno; Ácido hipocloroso; Trioxosilicato (IV) de hidrógeno
Dioxocarbonato (II) de hidrógeno; Acido cloroso; Trioxocarbonato (IV) de hidrógeno
Ácido clórico; Ácido perclórico; Trioxofostato (V) de hidrógeno.
10. Nombra los siguientes ácidos oxácidos
HFO; H2SO2; HNO; H2CO2; HClO; H2SO3; HNO2; H2CO3.
11. Fórmula las siguientes sales binarias
Hipoclorito de oro (I), Dioxobromato (II) de hierro (II), Yodato de cobalto (II), dioxosulfato (II)
de níquel (II), selenito de estaño (II), tetraoxotelurato (VI) de plomo (II), telurato de plomo (II),
nitrito de cromo (VI).
12. Nombrar los siguientes compuestos:
F2O; HCl; BrI3; Sn(OH)2; H2SeO2; FeSO4, TeO; NH3; KMnO4, CaI2.
13. Formular los siguientes compuestos
Óxido de plata; Dihidruro de manganeso; Fluoruro de cromo (II); tetraoxosulfato (VI) de plomo
(IV); Dihidróxido de platino; Monoxofluorato (I) de hidrógeno; Monóxido de plomo;
Hipoclorito de bariO