Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior De Ingeniería Mecánica Y Eléctrica

Ingeniería Eléctrica

Laboratorio De Química Básica

Practica No 1°

Enlaces

Grupo: 1EM5

Equipo: 4

Integrantes:

Monterrosas Hernández Eduardo Díaz Rodríguez Irving Méndez Quiroz Gaspar Pichardo Sánchez Sergio

Profesora:

Ing. Aline M. Ortega Martínez

Fecha De Realización De La Practica: 15/01/20015

Objetivo

El alumno identificara el tipo de enlace que forman los átomos al unirse y formar moléculas, de acuerdo a las propiedades y características que presentan

Consideraciones Teóricas

• Fundamentos de Kossel y Lewis

En 1916, el químico alemán Walther Kossel expuso que en las reacciones químicas ocurren pérdida y ganancia de electrones por parte de los átomos, y por ello estos adquieren la configuración electrónica de un gas noble. Sin duda Kossel se refería al enlace iónico, y por lo tanto a los compuestos iónicos.

Posteriormente los químicos norteamericanos Gilbert Newton Lewis e Irving Langmuir, cada uno en forma independiente estudiaron los compuestos iónicos y no iónicos (covalentes), comprobando que los átomos al formar el enlace químico adquieren en su mayoría la estructura atómica de un gas noble (8 electrones), lo que hoy se llama Regla del Octeto.

En 1923 Lewis plantea su teoría de enlace por pares de electrones y anuncia que el octeto se logra por medio de compartición de electrones. Kossel es considerado como el padre del enlace iónico, mientras a Lewis se le considera el padre del enlace covalente.

• Regla del octeto

La regla del octeto, propuesta por Walter Kossel y Gilbert N. Lewis en 1916, establece que al formarse un enlace químico los átomos ganan, pierden o comparten electrones para lograr una estructura electrónica estable similar a la de un gas noble. Esta regla se basa en el hecho de que todos los gases son nobles (tienen 8 electrones).

Lewis descubrió una forma sencilla y más cómoda de mostrar los electrones de Valencia a esta estructura se le conoce como estructura de Lewis o de puntos por electrones.

El cual consiste en marcar el núcleo del átomo con el símbolo del elemento y a su alrededor situar puntos representativos de los electrones de valencia siendo estos los electrones del último orbital los cuales servirán para generar el enlace, al compartir el electrón entre los elementos, de esta forma se cumple con la regla del octeto.

• Enlace

Un enlace químico es la fuerza que mantiene unidos a los para formar moléculas o formar sistemas cristalinos (iónicos, metálicos o covalentes) y moléculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia (sólido y líquido), dicha fuerza es de naturaleza electromagnética (eléctrica y magnética). Existen tres tipos de enlace:

1. Enlace iónico o electrovalente

2. Enlace covalente

3. Enlace covalente coordinado

• Enlace iónico Se llama enlace iónico aquel que ocurre por transferencia de electrones entre átomos con diferencia de electronegatividad mayor a 1.7, el elemento más electronegativo acepta los electrones del menos electronegativo para completar su octeto.

El enlace iónico es común entre metales de los grupos (IA) y (IIA) con los no metales de los grupos (AVI) y (VIIA), lo podemos representar con configuraciones electrónicas, modelos de Bohr o estructura de cargas.

Ejemplo: KF

19K 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6 4s1

9F 1s2, 2s2, 2p7

La diferencia de electronegatividad es = 4.0 – 0.9 = 3.1 > 1.7 por lo tanto, habrá enlace iónico.

El K cede 1 electrón al F, quedan ambos iones con 8 electrones en el último nivel.

• Características de los compuestos con enlace iónico

a) Están formados por iones (+) y (-); metales y no metales. b) Son sólidos, la mayoría con estructura ordenada o en forma de cristales. c) Poseen elevado punto de fusión y ebullición d) Son duros, frágiles y buenos conductores de calor y electricidad. e) En estado de fusión o disueltos en agua son buenos conductores de la electricidad. f) Solubles en agua y en disolventes polares.

• Enlaces covalentes Son las fuerzas generadas entre átomos por compartición de pares de electrones, esto se debe a una deformación de los orbitales externos, la diferencia de electronegatividades (≠EN) entre ellos es menor o igual a 1.7 , son comunes entre no metales. Por la forma en que puede darse la covalencia los enlaces se clasifican en:

No polares # EN=0. Polares, 0<# EN< 1.7 Coordinados, 0< EN< 1.7

• Enlace covalente no polar

Este enlace ocurre entre átomos cuya diferencia de electronegatividad es igual a cero, en este caso la tendencia de los átomos para atraer electrones hacia su núcleo es igual, por lo tanto, el momento dipolar es cero. Por la cantidad de electrones de valencia de los átomos y su tendencia para completar 8 electrones estos pueden compartir 1, 2 o 3 pares de electrones generando los llamados enlaces simples, dobles y triples.

• Enlace covalente no polar simple

Este enlace se lleva a cabo en átomos que requieren de (1 e-) para completar su octeto por ejemplo; hidrógeno (H2), flúor (F2), cloro (Cl2), yodo (I2) y bromo (Br2).

Los enlaces covalentes se representan con configuraciones electrónicas y con modelos o estructuras de Lewis. Los enlaces covalentes también se pueden representar mediante diagramas de orbitales moleculares, éstos se forman por la combinación de orbitales s, p, d, puros o híbridos, los cuales se detallan más adelante.

Entre dos átomos que presentan más de un enlace covalente, el primero de ellos es un enlace frontal de mayor energía y se llama enlace sigma (σ); los demás son enlaces perpendiculares o laterales, de menor energía y se llaman enlaces pi (π).

• Enlace covalente no polar doble

Representación del enlace covalente no polar doble en la molécula de oxígeno con estructuras de Lewis y diagrama de orbitales, en éste último se observan los enlaces sigma (σ) y pi (π).

• Enlace covalente no polar triple

Los elementos que pueden presentar este enlace son los del grupo (VA), los cuales para completar su octeto necesitan compartir tres electrones. También ocurre entre átomos de carbono (C), en los compuestos llamados alquinos. El ejemplo típico es el (N), para que complete ocho electrones, un átomo comparte con otro 3 pares de electrones formando un enlace sigma (σ) y 2 enlaces (π) es decir, un enlace covalente triple.

• Enlace covalente polar

Se presenta cuando los átomos tienen 0 < ≠EN < 1.7 en este caso, el momento dipolar* ya no es cero (µ ≠ 0), pues el átomo más electronegativo atraerá el par de electrones enlazantes con más fuerza, esto significa que ese par girará durante más tiempo alrededor del núcleo más electronegativo, polarizando parcialmente la molécula. La medición de los momentos dipolares proporciona una evidencia experimental de que existe desplazamiento electrónico en los enlaces y distribución asimétrica de electrones en las moléculas. La magnitud del momento dipolar depende de la electronegatividad. Algunos científicos consideran que un enlace es covalente cuando la ≠ EN < 1.9 debido al enlace entre H y F, ya que estos son dos elementos no metálicos.

• Enlace covalente coordinado

Este enlace se presenta cuando uno de los átomos cede el par de electrones que comparten entre dos, el otro átomo sólo aporta su orbital vacío para acomodarlos.

Propiedades de las sustancias con enlace covalente.

a) Tienen gran variedad de puntos de fusión y ebullición. b) Son aislantes térmicos y eléctricos. c) Algunos son antiadherentes. d) Sus moléculas tienen forma geométrica definida. e) Existen en los tres estados de agregación: sólidos, líquidos y gaseosos. f) Algunos tienen actividad química media y otros elevada. g) Los polares son solubles en disolventes polares, los no polares son

h) Solubles en compuestos no polares.

Material y Equipo

• Material

8 vasos de precipitado de 100 cm32 electrodos de cobre 1 portalámparas1 lámpara incandescente2 extensiones con caimanes1 capsula de porcelana1 pinza para capsula1 meche, anillo y tela de alambre con asbesto

• Reactivos

Soluciones a30g/L de:

Cloruro de sodio (NaCl) Nitrato de potasio (KNO3) Azúcar (C12H22O11)

Soluciones al 50% volumen de:

Ácido clorhídrico (HCl) Ácido acético (CH3COOH) Alcohol (C2H5OH) Tetracloruro de carbono (CCl4) Cloruro de sodio (NaCl) granulado Azúcar (C12H22O11) Agua destilada (H3O)

Procedimiento

Experimento A

1. Primero marcamos los vasos limpios de 100 cm3 con una etiqueta, indicando cada una de las siguientes soluciones: (NaCl), (KNO3), (C12H22O11), (HCl), (CH3COOH), (C2H5OH) (CCl4) respectivamente; después vertimos en cada uno aproximadamente 20 cm3 de la solución correspondiente. En el vaso de precipitado sin solución le vertimos aproximadamente 30 cm3 de agua destilada.

2. Montamos el circuito como se indica en la imagen, primero colocando los electrodos en el vaso que contiene el agua destilada, con el objetivo de limpiarlos.

3. A continuación probamos el circuito poniendo en contacto los dos electrodos (cerrando el circuito) fuera del agua; si la lámpara incandescente enciende no había ningún problema y podíamos continuar, y en caso de no encender, tenemos que revisar el circuito en busca de la falla.

4. después introducimos los electrodos en la solución de NaCl, como se indica en la imagen, para poder después anotar si enciende o no.

5. enseguida retiramos los electrodos de la solución de NaCl, para posteriormente introducirlos en el vaso con agua destilada para enjuagarlos y secarlos.

6. y por ultimo repetimos los pasos 4 y 5 para cada una de las sustancias que teníamos, y anotamos en la tabla del cuestionario si encendía o no.

Experimento B

1. Coloque una pequeña cantidad de Azúcar en la cápsula de porcelana y caliente hasta la fusión. Tome el tiempo aproximado que se requirió.

2. Deje enfriar la cápsula, límpiela calentando con agua, deje enfriar, séquela y a continuación coloque sobre la misma, unos cuantos gramos de Sal.

3. Caliente la capsula con el Cloruro de Sodio por un tiempo similar al requerido por la azúcar para fundirse. Observe cual se funde más rápido.

Cuestionario

Procedimiento A

Llene la siguiente tabla:

Solución NaCl CH3COOH C12H22O11 HCl KNO3 C2H5 OH CCl4

¿Encendió la lámpara? (si o no)

Si si No Si Si No No

Tipo de enlace iónico iónico Covalente Iónico Iónico Covalente covalente

Justificación > 1.7 > 1.7 < 1.7 > 1.7 > 1.7 < 1.7 < 1.7

Procedimiento B

1. ¿Qué sustancias funde más rápido? El azúcar (C12H22O11) Tiempo de fusión: 1 minuto con 12 segundos ¿Qué carácter de enlace predomina? Un enlace covalente ¿En la otra sustancia cuál es el carácter de enlace que predomina? Un enlace iónico ¿Cuál es la temperatura de fusión de la sustancia que se funde? El punto de fusión del

azúcar es de 160 °C a 180 °C ¿Cuál es la temperatura de fusión de la sustancia que no se funde? El punto de fusión de

la sal es de 801 °C Describa los enlaces existentes en cada uno de los átomos que forman las sustancias

analizadas (excepto la Azúcar). Según la tabla de diferencias entre las electronegatividades de los elementos, escriba la

mayor posibilidad de enlace ( Iónico o Covalente) entre los átomos siguientes:

Elementos Enlace Operación

Na y Cl Iónico 3.0 – 0.9 = 2.1 > 1.7K y O Iónico 3.5 – 0.8 = 2.7 > 1.7C Y H Covalente 2.5 – 2.1 = 0.4 < 1.7

Cl y H en el (HCl)

Covalente 3.0 – 2.1 = 0.9 < 1.7

C y O covalente 3.5 – 2.5 = 1.0 < 1.7C y Cl covalente 3.0 – 2.5 = 0.5 < 1.7

2. ¿Hay coherencia entre lo concluido experimentalmente y sus respuestas de la pregunta 4? No¿Hay alguna excepción? Si¿Cuál es? En el caso de Ácido Clorhídrico porque experimentalmente si encendió la lámpara pero teóricamente no debería tener ninguna reacción y por lo tanto no debería de encender la lámpara.

Elemento ELECTRONEGATIVIDADNa 0.9Cl 3.0K 0.8O 3.5C 2.5H 2.1

Estructuras de Lewis

Cloruro de Sodio (NaCl)

Ácido Acético (CH3COOH)

Ácido Clorhídrico (HCl)

Nitrato de Potasio (KNO3)

Etanol (C2H5OH)

Tetracloruro de Carbono (CCl4)

Observaciones

En cada una de las sustancias se pudo observar que presentan diferentes enlaces como son el enlace ionio y coordinado también se pudo observar en el primer experimento sus propiedades de conductividad eléctrica.

En el experimento B el Azúcar es tiene un enlace de tipo covalente porque en un poco tiempo demostró que su puto de fusión es bajo y por eso el azúcar se cristaliza más rápido y el Cloruro de Sodio tiene un enlace de tipo iónica por que el tiempo no es un factor para alcanzar su punto de fusión.

Conclusión

Yo concluí que es importante saber identificar los tipos de enlace, puesto que en esta práctica observe que el enlace es la unión de los átomos para formar una molécula. Concluí que existen dos tipos de enlace:

Enlace iónico: es el enlace que está formado por la unión de un METAL + NO METAL, con propiedades principales, como son, sólidos a temperatura ambiente, buenos conductores de calor y electricidad, puntos altos de fusión y ebullición.

Enlace covalente: el enlace covalente es aquel que están formado por elementos NO METALES. Y algunas de sus propiedades que pude observar son: son malos conductores de calor y electricidad, punto de fusión y ebullición relativamente bajos.

Y estas propiedades se comprobaron con el experimento de la lámpara incandescente con cada una de las sustancias.

Sin embargo para saber el tipo de enlace por medio de las cargas electronegativas de los elementos se resta el valor más electronegativo menos el elemento menos electronegativo, y así el resultado es menor a 1.7 (< 1.7) es un enlace covalente pero si el resultado es mayor a 1.7 (> 1.7) entonces se trata de un enlace iónico

Bibliografía

Química General 5° Edición. Mc Murry / Fay Pág. (186-190)

Estructura Atómica y Enlace Atómico Jaume Casabo / Gispert Pág. Capítulo 5 (101-106)

Química básica, Principios y Estructura 2° edición Brady Editorial limusa Pág. (267-284)

Química y reactividad química 6° Edicion Kelt / Treicheli / Weaver pág. Capítulo 9 (906-912)

Química 5° edición William S. Seese / G. William Daub Pág. Capítulo 6 (119-129)