Enlaces químicos: formación de compuestos a partir de átomos

1 Tendencias periódicas de las propiedades atómicas
Metales y no metales
Los metales tienden a perder electrones y formar iones positivos en tanto que los no metales tienden a ganar electrones y formar iones negativos. Cuando un metal reacciona con un no metal, suele haber trasferencia de electrones del metal al no metal.
Radioatómico
Conforme avanzamos de izquierda a derecha en un periodo adicionamos electrones al mismo bloque en el mismo nivel de energía principal. En un nivel de energía dado esperamos que los orbitales sean casi del mismo tamaño. Por tanto, sería de esperar que los átomos tuvieran casi el mismo tamaño a lo largo del periodo. Sin embargo, por cada electrón que se agrega, también se sum un protón al núcleo. El aumento de la carga positiva (del núcleo) atrae más a los electrones hacia el núcleo y el resultado es una disminución gradual del radio atómico al recorrer el periodo.
La energía de ionización de un átomo es la energía que es necesita para eliminar un electrón de dicho átomo en estado gaseoso.

Na(g) + energía de ionización ---------Na+(g) +e-

La primera energía de ionización es la cantidad de energía que se necesita para eliminar el primer electrón de un átomo, la segunda energía de ionización es la cantidad que se requiere para eliminar el segundo electrón de ese átomo, y así sucesivamente.

2 Estructuras de Lewis de los átomos
La estructura de Lewis de un átomo es una representación donde se muestran los electrones de valencia de ese átomo. El químico estadounidense Gilbert N. Lewis (1875-1946) propuso usar el símbolo del elemento y puntos como electrones de valencia. El número de puntos dibujados en torno del símbolo es igual al número de electrones s y p del nivel de energía más externo del átomo. Los pares de puntos representan electrones apareados; los puntos no apareados representan los electrones no apareados.
3 Enlace iónico: transferencia de electrones de un átomo a otro
Un enlace iónicoresulta de la atracción entre iones con carga opuesta. Los enlaces iónicos se forman siempre que hay transferencia de uno o más electrones de un átomo otro. Los metales, que atraen relativamente poco a sus electrones de valencia, tienden a formar enlaces iónicos cuando se combinan con no metales.
4 Predicción de fórmulas de compuestos iónicos
En casi todos los compuestos químicos estables de los elementos representativos, cada tomo adquiere la configuración electrónica de un gas noble. Es la base para poder comprender el concepto de enlace químico.
5 Enlace covalente: electrones compartidos
Un enlace covalente consiste en un par de electrones compartido entre dos átomos. G. N. Lewis ideo este concepto de enlace en 1916. En los millones de compuestos que se conocen, el enlace covalente es el enlace químico que predomina.
Las formas cristalizadas, poco frecuentes, son romboedros obtusos cuyo ángulo suele ser de 107s 20' con doble refracción; a veces sus caras son curvas presentando forma lenticular muy marcada. Debe su nombre a su característico color (del griego ás¥ÏŒδον, rosa).
Se usa como fuente de manganeso y en joyería y ornamentación, especialmente en la Argentina donde es considerada como piedra nacional.

El óxido de manganeso (IV

Peróxido de manganeso o dióxido de manganeso (fórmula química: MnO2), es un óxido covalente del manganeso. Conocido como pirolusita, es el óxido más importante del manganeso, pero no el más estable.

Más de 90% del mineral del manganeso, es explotado en México y el mundo es procesado como MnO2 para el consumo de la industria del acero.

Los yacimientos más importantes para la producción de dióxidode Manganeso se encuentran en Brasil, Australia, Gabón , U.R.S.S y África, estos yacimientos se caracterizan por estar formados por especies supergénicas (óxidos primarios) de alta ley.

México ocupa el lugar No. 8 en el mundo con reservas Probadas por 31.5 millones de toneladas métricas de mineral de manganeso con tenido metálico de 7%. Situándose gran parte de sus reservas como carbonato de manganeso en Molango, Estado de Hidalgo.

Tabla 1. Explotación y producción de Manganeso en miles de toneladas anuales

(cifras publicadas por el Banco de México)

|Producto |1995 |1996 |1997 |1998 |
|MnCO3 |565,000 |692 |777 |779 |
|Nódulos de Mn( contenido |351,000 |363,000 |365,000 |365,000 |
|mínimo de Mn de 35%) |
|MnO2 grado batería |23,000 |19,000 |20,000 |23,602 |

El dióxido de manganeso se exporta actualmente en 12 países. Las aplicaciones no metalúrgicas que México destina al porcentaje restante del mineral de manganeso procesado, son, pinturas y barnices para pintar cristales y cerámica. Y en la obtención de cloro, yodo y como despolarizador en pilas secas.

La Compañía Minera Autlán S.A. de C.V., sigue siendo el único productor de carbonato de manganeso y de nódulos de manganeso y el principal productor de dióxido de manganeso grado batería en México obtenido enMéxico; con un volumen de producción de acero de 193,000 toneladas en 1998.
El manganeso es un metal muy valorado estratégicamente, pues es un componente del acero y otras aleaciones tales como el bronce-manganeso. Como es un agente oxidante se usa para la fabricación de cloro y desinfectantes (permanganatos). También se usa para la decoloración del vidrio, pues cuando se mezcla con el vidrio fundido se oxida el hierro ferroso a hierro férrico, con lo que desaparecen los colores verdosos y marrones que tendría el vidrio.
Se usa también como material colorante en la fabricación de pinturas verde y violeta y en tintes para telas, así como para dar colores violeta o ámbar a azulejos y cerámica.

En los 90’s, las naciones industrializadas se abocaron a la fusión de empresas. Este hecho condujo a empresas como British Steel y Thyssen Stahl a no descontinuar ciertas operaciones, ya que gran producción de aleaciones demand Enlace covalente polar en los que los átomos no difieren lo suficiente para una transferencia de electrones, pero si difieren lo suficiente como para no compartir por igual el par de electrones.
6 Electronegatividad
La fuerza de atracción que un átomo de un elemento ejerce sobre los electrones compartidos de una molécula o ion poliatomico recibe el nombre de electronegatividad y difiere de un elemento a otro.
Si los valores de electronegatividad son iguales, el enlace es covalente no polar y los electrones se comparten por igual.
Un dipolo es una molécula con asimetría eléctrica, haciendo que en esta aparezcan cargas opuestas en dos puntos.
7 Estructuras de Lewis de los compuestos
Paso 1: Determine el número total de electrones de valencia que debe aparecer en la estructura.
Paso 2:Escriba el esqueleto estructural de los átomos y únalos con enlaces covalentes sencillos (dos puntos o un línea).
Paso 3: Del número total de electrones que calculo en el paso 1, reste dos electrones por cada enlace sencillo que haya empleado en el paso 2. Con este cálculo obtiene el número total disponible de electrones para completar la estructura.
Paso 4: Distribuya pares de electrones (pares de puntos) alrededor de cada átomo.
Paso 5: Si no hay electrones suficientes para que los átomos tengan ocho electrones, convierta los enlaces sencillos entre átomos en enlaces dobles o triples, utilizando los pares de electrones no enlazantes que sean necesarios.

8 Fuerzas intermoleculares
Fuerzas ion-dipolo
Las fuerzas ion-dipolo son interacciones que ocurren entre especies con carga. Las cargas similares se repelen, mientras que las opuestas se atraen. Es la fuerza que existe entre un ion y una molécula polar neutra que posee un momento dipolar permanente, las moléculas polares son dipolos, tienen un extremo positivo y un extremo negativo.
Puentes de hidrogeno
Las moléculas que tienen al hidrogeno enlazado con nitrógeno, oxigeno o flúor tienen atracciones entre dipolos excepcionalmente fuertes, llamadas puentes de hidrogeno. La atracción entre las cargas opuestas es mayor entre más altas sean las cargas y más cercanas entre sí.
Interacciones dipolo-dipolo
Las interacciones dipolo-dipolo son las fuerzas que ocurren entre dos moléculas con dipolos permanentes. Funcionan de forma similar a las interacciones iónicas, pero son más débiles debido a que poseen solamente cargas parciales.
Fuerzas de London (fuerzas dedispersión)
Los dipolos temporales se llaman dipolos inducidos. Los extremos con carga opuesta de los dipolos temporales se atraen entre sí. Así, las fuerzas de London son atracciones entre moléculas debidas a dipolos temporales causados por el movimiento de los electrones.