jueves, 11 de octubre de 2012

Resumen general semana 6 

Unidad 3
3.1 Introducción
Los elementos químicos se combinan de diferentes maneras para formar toda una variedad de compuestos inorgánicos y orgánicos. Hay compuestos gaseosos, líquidos y sólidos, los hay tóxicos e inocuos, mientras que otros son altamente benéficos para la salud. Las propiedades de cada compuesto dependen del tipo de elemento químico que lo forman, el modo cómo se enlazan (tipo de enlace químico), la forma y geometría de los agregados atómicos (moléculas) y de como estos interactúan entre si.
En 1916, el químico alemán Walther Kossel expuso que en las reacciones químicas ocurren perdida 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 enlace químico adquieren en su mayoría la estructura atómica de un gas noble (8 electrones en el nivel externo), lo que hoy se llama Regla del Octeto.
En 1923, G.N.Lewis plantea su teoría de enlace por pares de electrones y anuncia que el octeto se logra por medio de compartición de electrones. Entonces a Kossel lo podemos considerar como el padre del enlace iónico, y a Lewis el padre del enlace covalente.
En 1926, Walter Heitler y Fritz London demostraron que el enlace covalente en la molécula de H2 se podría explicar mediante la mecánica cuántica.
La mecánica cuántica describe muy bien a los átomos y estructura electrónica de los mismos; pero la situación en la molécula es muy diferente debido a la mayor complejidad de esta, el aparato matemático es mucho más difícil de formular y los resultados menos fáciles de obtener e interpretar.
Hoy en día, los químicos disponen de métodos de cálculo y de técnicas experimentales muy sofisticadas que permiten conocer con exactitud la forma, geometría y dimensiones de las moléculas.


3.1.1 Concepto de enlace químico
El enlace químico es la fuerza que mantiene unidos a los átomos (enlace interatómico) 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), predominante fuerza eléctrica.
3.1.2 Clasificación de los enlaces químicos
CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS:
1. Enlaces Interatómicos:
  • Enlace iónico o electrovalente - Entrar
  • Enlace covalente - Entrar
  • Enlace metálico – Entrar
2. Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals:
  • Enlace dipolo – dipolo
  • Enlace puente de hidrógeno
  • Enlace por fuerzas de London


3.1.3 Aplicaciones y limitaciones de la Regla del Octeto
La regla del octeto, enunciada en 1917 por Gilbert Newton Lewis, dice que la tendencia de los iones de los elementos del sistema periódico es completar sus últimos niveles de energía con una cantidad de 8 electrones de tal forma que adquiere una configuración muy estable. Esta configuración es semejante a la de un gas noble,1 los elementos ubicados al extremo derecho de la tabla periódica. Los gases nobles son elementos electroquímicamente estables, ya que cumplen con la estructura de Lewis, son inertes, es decir que es muy difícil que reaccionen con algún otro elemento. Esta regla es aplicable para la creación de enlaces entre los átomos, la naturaleza de estos enlaces determinará el comportamiento y las propiedades de las moléculas. Estas propiedades dependerán por tanto del tipo de enlace, del número de enlaces por átomo, y de las fuerzas intermoleculares.
Existen diferentes tipos de enlace químico, basados todos ellos, como se ha explicado antes en la estabilidad especial de la configuración electrónica de los gases nobles, tendiendo a rodearse de ocho electrónes en su nivel más externo. Este octeto electrónico puede ser adquirido por un átomo de diferentes maneras:

Limitaciones
Existen excepciones a esta regla. Los átomos que no cumplen la regla del octeto en algunos compuestos son: carbono, nitrógeno, oxígeno y azufre. En algunos casos estos elementos forman dobles enlaces y hasta triples el carbono y el nitrógeno.
Algunas moléculas o iones sumamente reactivos tienen átomos con menos de ocho electrones en su capa externa. Un ejemplo es el trifluoruro de boro (BF3). En la molécula de BF3 el átomo de boro central sólo tiene seis electrones a su alrededor.
La forma más clara para ver gráficamente el funcionamiento de la "regla del octeto" es la representación de Lewis de las moléculas. Antes de que se puedan escribir algunas estructuras de Lewis, se debe conocer la forma en que los átomos están unidos entre sí. Considérese por ejemplo el ácido nítrico. 



3.2 Enlace Covalente
 Enlace covalente entre dos átomos o grupos de átomos se produce cuando estos, para alcanzar el octeto estable, comparten electrones del último nivel.1 La diferencia de electronegatividades entre los átomos no es suficiente
De esta forma, los dos átomos comparten uno o más pares electrónicos en un nuevo tipo de orbital, denominado orbital molecular. Los enlaces covalentes se suelen producir entre elementos gaseosos o no metales.
El Enlace Covalente se presenta cuando dos átomos comparten electrones para estabilizar la unión.
3.2.1 Teorías para explicar el enlace covalente y sus alcances
En la actualidad existen dos teorías para explicar el enlace covalente: la Teoría del Enlace de Valencia y la Teoría de Orbitales Moleculares. Es preciso hacer notar que ninguna de las dos teorías es "mejor" que la otra, y que cada una de ellas puede ser más adecuada en función del parámetro, del cálculo o de la propiedad que se esté estudiando. Así, por ejemplo, si se trata de determinar la geometría molecular o la energía de disociación, propiedades del estado fundamental de la molécula, es más conveniente emplear la Teoría del Enlace de Valencia. En cambio, si se trata de explicar las propiedades espectroscópicas, es preferible emplear la Teoría de Orbitales Moleculares. En realidad ambas teorías son incluso complementarias, hasta tal punto que no utilizar ambas supondría limitar las herramientas disponibles para el estudio del enlace.
 

3.2.1.1 Teorías del Enlace de Valencia

La Teoría del Enlace de Valencia (T.E.V.)

La Teoría del Enlace de Valencia fue la primera teoría, basada en la mecánica cuántica, que se desarrolló para explicar el enlace en las moléculas covalentes. Se puede considerar que expresa el concepto de Lewis del enlace en términos de las funciones de ondas. En 1927, Heitler y London propusieron un tratamiento mecano-cuántico para la molécula de hidrógeno, que fue posteriormente desarrollado por investigadores como Pauling y Slater, entre otros. Lo que aparece a continuación es un resumen del trabajo de Pauling y Coulson.
Como primera aproximación, considérense dos átomos de hidrógeno que se encuentran muy separados entre sí, a distancia infinita, de forma que no hay interacción posible entre ellos. La función de onda que describe al sistema será igual al producto de las funciones de onda que describen a cada átomo por separado:
Ψ = φA(1)φB(2)
donde φA y φB representan a los orbitales 1s de cada átomo de hidrógeno. Cuando se resuelve la ecuación de ondas en función de la distancia de separación entre los átomos, se obtiene un valor de la energía de -24 kJ/mol y una distancia de equilibrio de 90 pm. Los valores experimentales para esta molécula son –458 kJ/mol y 74 pm, respectivamente, lo que indica que esta aproximación dista mucho de representar la situación real.
Una mejora de dicha función, sugerida por Heitler y London, consiste en suponer que los electrones no pueden ser asignados de manera taxativa a los núcleos A y B. Cuando los átomos se aproximan hasta la distancia de equilibrio, no es posible distinguir si el electrón 1 está ligado al átomo A o al átomo B, y lo mismo sucede con el electrón 2. Así pues, una descripción del sistema igualmente válida es la que representa la función de onda Ψ = φA(2)φB(1), en la cual el electrón 2 está en el átomo A y el electrón 1 en el átomo B. Como ambas funciones son igualmente probables, la mejor función que describe al sistema resulta de una combinación lineal de ambas:
Ψ = φA(1)φB(2) + φA(2)φB(1)
Los valores de energía y distancia que se obtienen en este caso son -303 kJ/mol y 86.9 pm. Aunque estos valores aún están lejos de los correspondientes a la molécula real, sí se acercan más que los anteriores. Esta aproximación suele llamarse de intercambio, pues se basa en la posibilidad de que los electrones cambien de núcleo en lo que a asignaciones se refiere


Es lo que falto de la unidad 2  2.3.2 Elementos de importancia económica
1.- El mercurio, bajo la forma de metal mercurio, utilizado en más de 80 clases de industrias de 3000 maneras diferentes , cuya proporción aumenta peligrosamente en ríos y mares.
2.- El Acido sulfúrico a temperatura ambiente es un líquido corrosivo, incoloro, inodoro de olor picante, muy corrosivo y de gran viscosidad, se utiliza mucho en la industria actualmente.
3.- El plástico, en cualquiera de sus formas tarda más de 150 años en ser desechado por la naturaleza.
4.- El plomo, que se encuentra ampliamente diseminado en las tierras y bajo forma se sales en los mares ,en concentraciones muy bajas (0,3 mg por millón) . Al aumentar su uso como aditivo de los combustibles y ser eliminado como gas de desecho, su concentración crece y se va depositando en los alrededores de las fabricas y a lo largo de las carreteras hasta una extensión de casi 300 metros en una franja ,a cada lado de las mismas.
5.- El DDT , un pesticida que fue muy utilizado para controlar plagas agrícolas y forestales casi desde su descubrimiento; su concentración va aumentando con los años, lo que hace muy peligroso para la tierra y los ríos.
6.- Los elementos radiactivos, desechos de las centrales nucleares y la investigación, son un problema muy serio para los países industrializados que aun los utilizan.
7.- El petróleo que tras ser derramado en mares y playas crea problemas medioambientales como los vividos en Galicia, España y en Alaska, USA.
8.- El Smog , constituido a partir de sustancias que contiene nitrógeno y el humo de combustión (coches), mezclados bajo los efectos de la radiación solar produce ozono, y puede ser muy tóxico.
9.- Los Detergentes químicos, que al mezclarse con las aguas crean un gran problema ya que muchas sustancias de su formulación no pueden destruirse y contaminan las aguas de los ríos.


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