UNIDAD DIDÁCTICA 3: EL ENLACE QUÍMICO (1ª PARTE)

APARTADO 1 - PROPIEDADES DE SÓLIDOS, LÍQUIDOS Y GASES. LA TEORÍA CINÉTICA

QUÍMICA. 2º BACHILLERATO. PROFESOR: CARLOS M. ARTEAGA

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QUÍMICA. 2º DE BACHILLERATO

PROFESOR: CARLOS MARTÍN ARTEAGA

UNIDAD DIDÁCTICA 3: EL ENLACE QUÍMICO

PARTE 1: NATURALEZA DEL ENLACE QUÍMICO. EL ENLACE IÓNICO

1.- PROPIEDADES DE LOS SÓLIDOS, LOS LÍQUIDOS Y LOS GASES. LA TEORÍA CINÉTICA

ESTUDIA / APRENDE

La definición de materia.

Las propiedades que diferencian y caracterizan a sólidos, líquidos y gases.

Los cuatro puntos en que se basa la teoría cinética.

La relación que hay, en cada estado de agregación, entre la energía que poseen las partículas

que forman la sustancia y las fuerzas de atracción que existen entre ellas.

Cómo es el movimiento de las partículas que forman las sustancias según sea su estado de

agregación.

MATERIA es todo lo que nos rodea, todo aquello de lo que está hecho el Universo. La materia ocupa espacio, tiene masa y casi siempre, excepto en algunos gases, puede verse y tocarse.

Vamos a estudiar aquí los estados de agregación en que puede presentarse la materia; por tanto, trataremos las propiedades de los sólidos, de los líquidos y de los gases.

Si observamos la sustancia más común en nuestro planeta, el agua, nos damos cuenta que, según sea la temperatura ambiente, puede encontrarse en forma de hielo (sólido), agua (líquido) o vapor de agua (gaseoso). Si generalizamos esta observación al resto de sustancias, nos indica que todas pueden encontrarse, dependiendo de las condiciones de temperatura, en cualquiera de los tres estados.

Los tres estados de la materia difieren en sus propiedades físicas:

Un gas se expande hasta llenar el recipiente en el cual está contenido, y, cuando se extrae parte del gas que llena ese recipiente, la cantidad restante ocupa de nuevo todo el volumen. El volumen de los sólidos y los líquidos no está determinado por el recipiente.

Los gases son altamente compresibles; los sólidos y los líquidos tienen volumen propio. Dos o más gases siempre que se mezclen lo hacen de una forma homogénea, mientras que los líquidos o

los sólidos en muchas ocasiones lo hacen de una forma heterogénea (agua con aceite, sal con arena...)

PROPIEDAD SÓLIDOS LÍQUIDOS GASES

VOLUMEN Definido (Fijo) Definido (Fijo) Adopta el volumen del recipiente.

FORMA Definida (Fija) Adopta la forma del fondo del recipiente.

Adopta la forma del recipiente ocupándolo en su totalidad

COMPRESIBILIDAD Nula. Casi nula. Grande.

DENSIDAD Grande. Grande. Pequeña

La existencia de los estados de agregación de la materia y, por consiguiente, el comportamiento de la materia, se explica en la actualidad con la teoría cinética basada en lo siguiente:

Todas las sustancias pueden, en teoría, presentarse en los tres estados de agregación de la materia, según sean las condiciones de presión y temperatura a las que se encuentren. Un ejemplo lo tenemos en el agua, que según sean dichas condiciones se puede presentar en forma de hielo, de agua líquida o de vapor de agua.

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* Toda la materia está compuesta por pequeñas partículas cuyos tamaños y propiedades son diferentes según sea la materia de la que se trate. (Veremos en esta unidad cómo , por ejemplo, en el agua estas partículas características se llaman moléculas y que cada una está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, mientras que en la sal común o cloruro de sodio estas partícula son iones de dos tipos: cationes de sodio y aniones de cloro).

* Estas partículas poseen una determinada cantidad de energía (la energía interna del cuerpo) que hace que estén en constante movimiento (agitación). El valor de esta energía es variable. (Precisamente, la TEMPERATURA es la magnitud que mide la energía cinética media de las partículas de una muestra de materia; es decir a mayor energía cinética, mayor es la temperatura. Lo estudiaremos en el siguiente apartado).

* Entre estas partículas existen fuerzas de atracción que pueden ser más o menos grandes dependiendo de las propiedades que posean dichas partículas y de las condiciones en que se encuentre la sustancia. Estas fuerzas de atracción son de tipo electrostático: atracción entre cargas positivas y negativas.

* Dependiendo de la energía de las partículas y de la intensidad de la fuerza de atracción entre ellas, la materia se presenta en estado sólido, líquido o gaseoso :

a) ESTADO SÓLIDO. En el estado sólido la energía cinética de las partículas no es suficientemente grande como para vencer las fuerzas de atracción que existen entre las mismas, lo que hace que las partículas se mantengan ordenadas en posiciones fijas, siempre a la misma distancia unas de otras, y por tanto sin posibilidad de movimiento de unas partículas con respecto a las otras. El movimiento de las partículas debido a la energía que poseen se reduce a una constante vibración, y las partículas no pueden salir de su posición debido a que la energía que poseen no es suficiente para vencer las fuerzas de atracción electrostáticas que existen entre ellas.

Ejemplo: en el hielo las fuerzas de atracción entre las moléculas de agua no pueden ser vencidas por la energía cinética que, debido a la temperatura, poseen estas moléculas.

b) ESTADO LÍQUIDO En este caso la energía cinética que poseen las partículas es suficientemente grande como para que las fuerzas de atracción electrostáticas entre las partículas, aunque grandes, no lo son lo suficiente como para mantenerlas en posiciones fijas; esto permite que las partículas, además de la vibración, tengan ya un movimiento de rotación y puedan deslizarse unas sobre otras (lo que hace que ya no se encuentren ordenadas ni, por tanto, en posiciones fijas), aunque la distancia media entre las partículas es constante. Este “deslizamiento” explica que los líquidos adopten formas variables según sea el recipiente que los contiene y que además puedan FLUIR con facilidad. El hecho de que la distancia media entre las partículas permanezca constante explica el que sean difícilmente compresibles y, por tanto, mantengan volumen constante.

Ejemplo: En el agua líquida la temperatura se ha elevado con respecto al hielo, lo que significa que la energía cinética de las moléculas es mayor y las fuerzas de atracción no consiguen mantener a las moléculas en posiciones fijas. El ácido sulfúrico es líquido a temperatura ambiente por la misma razón.

c) ESTADO GASEOSO En este estado la energía cinética de las partículas es tan grande en comparación con las fuerzas de atracción entre ellas que hace que estas partículas tengan movilidad total (vibración, rotación y traslación) y la distancia entre dichas partículas sea variable. El movimiento de las partículas de los gases es un movimiento caótico, independiente el de cada partícula con respecto a las otras, lo que hace que el gas se expanda hasta que las partículas encuentren un obstáculo con el que chocan; debido al choque rebotan y toman otra dirección continuando con su movimiento. Esta tendencia a la expansión explica el que haya una gran separación entre sus partículas. Como hemos indicado, la velocidad a la que se mueven las partículas depende de la temperatura; cuanto mayor sea ésta, mayor es la velocidad de dichas partículas.

Ejemplo: Cuando elevamos la temperatura del agua hasta alcanzar la ebullición, las moléculas de agua han alcanzado una energía cinética suficiente como para superar por completo las fuerzas de atracción electrostática que hay entre ellas. El oxígeno es un gas porque las fuerzas de atracción entre sus moléculas son prácticamente nulas, lo que hace que se mantenga en estado gaseoso incluso a temperaturas muy bajas). MUY IMPORTANTE: Existen sustancias entre cuyas partículas características apenas existen fuerzas de atracción. En estas sustancias, aunque sus partículas tengan muy poca energía cinética (muy baja

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temperatura), esta energía es suficiente como para que dichas partículas tengan movimiento total. Estas sustancias, por tanto, son gases incluso a muy bajas temperaturas. Por el contrario existen sustancias entre cuyas partículas características las fuerzas de atracción son especialmente grandes. En estas sustancias es necesario que las partículas tengan mucha energía cinética (temperaturas muy altas) para que puedan desordenarse. Estas sustancias, por tanto, son sólidas hasta muy altas temperaturas.

Los gases se pueden comprimir fácilmente, a diferencia de los sólidos y los líquidos, juntándose más sus partículas y debido a esa movilidad total, y por tanto a su expansibilidad, adoptan la forma y ocupan todo el volumen de los recipientes que los contienen. (Recuerda que comprimir un gas es hacer que sus partículas se encuentren más cercanas unas a otras).

CONTESTA Y REPASA

¿Qué relación existe entre estado de agregación, fuerzas de atracción entre las partículas y energía cinética o estado de movimiento de las mismas?

¿Pueden todas las sustancias encontrarse en los tres estados de agregación de la materia? ¿Por qué?