1. Los parametros de la estructura
molecular.
La espectroscopia ha llegado a convertirse en una de las técnicas
mas importantes para la determinación de la estructura molecular.
En este trabajo mediante una simulación
computacional a partir del espectro
experimental obtenido de un gas (formado por moléculas
diatómicas), se determinan los parametros moleculares y
termodinamicos del
mismo.
2. Los Enlace iónico
El enlace iónico es un tipo de
interacción electrostatica entre atomos que tienen una
gran diferencia de electronegatividad. No hay un valor preciso que distinga la
ionicidad a partir de la diferencia de electronegatividad, pero una diferencia
sobre 2.0 suele ser iónica, y una diferencia menor a 1.5 suele ser
covalente. En palabras mas sencillas, un enlace iónico es aquel
en el que los elementos involucrados aceptan o pierden electrones (se da entre
un catión y un anión) o dicho de otra forma, es aquel en el que
un elemento mas electronegativo atrae a los electrones de otro menos
electronegativo.3 El enlace iónico implica la separación en iones
positivos y negativos. Las cargas iónicas suelen estar
entre -3e a +3e.
Los enlaces iónicos se forman entre atomos que poseen
energía de ionización y afinidad electrónica muy
diferentes. Esta situación permite a un
atomo transmitir uno o mas electrones de valencia a su
compañero. A partir de la configuración electrónica de un elemento se puede deducir su capacidad para recoger o
ceder electrones. Un metal alcalino puede transformarse facilmenteen un
ion positivo mediante un gasto de energía igual a su P.I. En cambio un
halógeno tiene tendencia a ganar 1e- para adquirir la
configuración de gas noble, transformandose en un ion negativo y
cediendo una cantidad de energía igual a su AE. (Afinidad
electrónica. Cuando dos atomos de
electronegatividades muy diferentes se hallan uno en presencia de otro se
producira la transferencia de una e- desde el elemento menos
electronegativo al mas electronegativo. Es
facil deducir que estos iones de signo contrario se uniran por
fuerzas electroestaticas de unión. Se forma entre metales
alcalinos y alcalino-térreos con halógenos y alógenos
dando lugar a compuestos sólidos de puntos de fusión elevados y
que fundidos o en disolución son buenos conductores. Ej.:
el ClNa no existe como
molécula aislada sino que se encuentra formando parte de redes
cristalinas en las que los iones se sitúan unas alrededor de otras de
manera que la atracción electrostatica sea maxima entre
ellas.
-Se presenta entre los elementos con gran diferencia de electronegatividad es
decir alejados de la tabla periódica: entre metales y no metales. 2) Los
compuestos que se forman son sólidos cristalinos con puntos de
fusión elevados. 3) Se da por transferencia de electrones: un
atomo pierde y el otro 'GANA' 4) Se forman iones (cationes y aniones
Ejemplo de Iónicos: NaCl (cloruro de sodio)
3. los Enlaces covalentes.
Enlace covalente: se forma por compartición de e- entre los distintos
atomos que forman la molécula. La diferenciade electronegatividad
de los atomos que forman la molécula puede variar desde cero
hasta valores muy pequeños que en ningún caso puede dar lugar a
que se produzca transferencia de electrones. Cada atomo tiende a adquirir su configuración mas estable
compartiendo electrones con atomos de estructuras similares
El enlace covalente polar es intermediado en su caracter entre un enlace
covalente y un enlace iónico. Los atomos
enlazados de esta forma tienen carga eléctrica neutra.
Los enlaces covalentes pueden ser simples cuando se comparte un solo par de
electrones, dobles al compartir dos pares de electrones, triples cuando
comparten tres pares de electrones, o cuadruples cuando comparten cuatro
pares de electrones.
Los enlaces covalentes no polares se forman entre atomos iguales, no hay
variación en el número de oxidación. Los enlaces
covalentes polares se forman con atomos distintos con gran diferencia de
electronegatividades. La molécula es eléctricamente neutra, pero
no existe simetría entre las cargas eléctricas originando la
polaridad, un extremo se caracteriza por ser
electropositivo y el otro electronegativo.
En otras palabras, el enlace covalente es la unión entre atomos
en donde se da un compartimiento de electrones, los
atomos que forman este tipo de enlace son de caracter no
metalico. Las moléculas que se forman con atomos iguales
(mononucleares) presentan un enlace covalente pero en
donde la diferencia de electronegatividades es nula.
Se presenta entre los elementos con pocadiferencia de electronegatividad, es
decir cercanos en la tabla periódica o bien, entre el mismo elemento
para formar moléculas diatómicas.
Enlace covalente coordinado: El enlace covalente coordinado, algunas veces
referido como enlace dativo, es un tipo de enlace covalente, en el que los
electrones de enlace se originan sólo en uno de los atomos, el
donante de pares de electrones, o base de Lewis, pero son compartidos
aproximadamente por igual en la formación del enlace covalente. Este concepto esta cayendo en desuso a medida que los
químicos se pliegan a la teoría de orbitales moleculares.
Algunos ejemplos de enlace covalente coordinado
existen en nitronas y el borazano. El arreglo resultante es diferente de un enlace iónico en que la diferencia de
electronegatividad es pequeña, resultando en una covalencia. Se suelen
representar por flechas, para diferenciarlos de otros enlaces. La flecha
muestra su cabeza dirigida al aceptor de electrones o acido de Lewis, y
la cola a la base de Lewis. Este tipo de enlace se ve
en el ion amonio.
4. Orbitales atómicos y moleculares.
5. La geometría molecular.
La geometría molecular o estructura molecular se refiere a la
disposición tri-dimensional de los atomos que constituyen una
molécula. Determina muchas de las propiedades de las moléculas, como
son la reactividad, polaridad, fase, color, magnetismo, actividad
biológica, etc. Actualmente, el principal modelo de geometría
molecular es la Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de Valencia
(TRePEV),empleada internacionalmente por su gran
predictibilidad.
Determinación de la geometría molecular
Las geometrías moleculares se determinan mejor a temperaturas
próximas al cero absoluto porque a temperaturas mas altas las moléculas presentaran un movimiento
rotacional considerable. En el estado sólido la
geometría molecular puede ser medida por Difracción de rayos X.
Las geometrías se pueden calcular por procedimientos mecanico
cuanticos ab initio o por métodos semiempíricos de
modelamiento molecular. Las moléculas grandes a menudo existen en
múltiples conformaciones estables que difieren en su geometría
molecular y estan separadas por barreras altas
en la superficie de energía potencial.
La posición de cada atomo se determina por la naturaleza de los
enlaces químicos con los que se conecta a sus atomos vecinos. La
geometría molecular puede describirse por las posiciones de estos
atomos en el espacio, mencionando la longitud de enlace de dos
atomos unidos, angulo de enlace de tres atomos conectados
y angulo de torsión de tres enlaces consecutivos.
6. La polaridad del
enlace.
La polaridad química o solo polaridad es una propiedad de las
moléculas que representa la separación de las cargas
eléctricas en la misma. Esta propiedad esta íntimamente
relacionada con otras propiedades como la solubilidad, punto de
fusión, punto de ebullición, fuerzas intermoleculares, etc. Una
molécula polar puede ser NaCl que es muy polar y puede disociar con agua
que a la vez es sumamente polar.
Al formarse una moléculade modo enlace iónico el par de
electrones tiende a desplazarse hacia el atomo que tiene mayor
electronegatividad. Esto origina una densidad de carga desigual entre los
núcleos que forman el enlace (se forma un
dipolo eléctrico). El enlace es mas polar cuanto mayor sea la
diferencia entre las electronegatividades de los atomos que se enlazan;
así pues, dos atomos iguales atraeran al par de electrones
covalente con la misma fuerza (establecida por la Ley de Coulomb) y los
electrones permaneceran en el centro haciendo que el enlace sea apolar.
Pero un enlace polar no requiere siempre una
molécula polar; para averiguar si una molécula es polar hay que
atender a la cantidad de enlaces polares y la estructura de la molécula.
Para ello es necesario determinar un parametro
físico llamado momento dipolar eléctrico del dipolo eléctrico. Se define como
una magnitud vectorial con módulo igual al producto de la carga q por la
distancia que las separa d, cuya dirección es la recta que las une, y
cuyo sentido va de la carga negativa a la positiva. Esta magnitud es, por
tanto, un vector; y la polaridad sera la suma
vectorial de los momentos dipolares de los enlaces.
De esta manera una molécula que solo contiene enlaces apolares es
siempre apolar, ya que los momentos dipolares de sus
enlaces son nulos. En moléculas diatómicas son apolares las
moléculas formadas por un solo elemento o
elementos con diferencia de electronegatividad muy reducida.
Seran también apolares las moléculas
simétricas por el mismomotivo. El agua, por ejemplo, es una
molécula fuertemente polar ya que los momentos dipolares de los enlaces
dispuestos en 'V' se suman ofreciendo una densidad de carga negativa
en el oxígeno y dejando los hidrógenos casi sin electrones.
La polaridad es una característica muy importante ya que puede ayudarnos
a reconocer moléculas (por ejemplo a diferenciar el trans-dicloroetano
que es apolar y el cis-dicloroetano que es fuertemente polar). También
es importante en disoluciones ya que un disolvente
polar solo disuelve otras sustancias polares y un disolvente apolar solo
disuelve sustancias apolares ('semejante disuelve a semejante').
Aunque la polaridad de un disolvente depende de muchos
factores, puede definirse como
su capacidad para solvatar y estabilizar cargas. Por último la polaridad
influye en el estado de agregación de las sustancias así como en termodinamica, ya
que las moléculas polares ofrecen fuerzas intermoleculares (llamadas
fuerzas de atracción dipolo-dipolo) ademas de las fuerzas de
dispersión o fuerza de London.
7. Los enlaces múltiples.
Enlaces Múltiples Los atomos pueden formar distintos enlaces
covalentes: En un enlace sencillo, dos atomos
se unen por medio de un par de electrones. En muchos compuestos se formar
enlaces múltiples, es decir, enlaces formados cuando dos atomos
comparten dos o mas pares de electrones. Si dos atomos comparten
dos pares de electrones, el enlace covalente se denomina enlace doble. Un triple enlace surge cuando dos atomos comparten
tres pares deelectrones. Formación de los enlaces covalentes. Se forma
cuando dos atomos comparten uno o mas pares de electrones. Este
tipo de enlace ocurre cuando la diferencia de
electronegatividades entre los elementos (atomos) es cero o
relativamente pequeña. El enlace covalente se
representa con una línea recta que une a los 2 atomos, por
ejemplo: O-H Veamos un caso simple de enlace covalente, la reacción de
dos atomos de hidrógeno para formar una molécula H2. Un atomo aislado de hidrógeno tiene la
configuración electrónica del
estado fundamental 1s1, con la densidad de probabilidad para este único
electrón esféricamente distribuida en torno al núcleo del hidrógeno.
8. los Enlaces multicentrados.
9. Los enlaces metalicos.
Un enlace metalico es un enlace químico
que mantiene unidos los atomos (unión entre núcleos
atómicos y los electrones de valencia,
que se juntan alrededor de éstos como
una nube) de los metales entre sí. Estos atomos se agrupan de
forma muy cercana unos a otros, lo que produce
estructuras muy compactas. Se trata de líneas tridimensionales que
adquieren estructuras tales como: la típica de empaquetamiento
compacto de esferas (hexagonal compacta), cúbica centrada en las caras o
la cúbica centrada en el cuerpo. En este tipo
de estructura cada atomo metalico esta dividido por otros
doce atomos (seis en el mismo plano,
tres por encima y tres por debajo). Ademas, debido a la baja
electronegatividad que poseen los metales, los electrones de valencia
son extraídos de sus orbitales. Este enlacesólo puede estar en
sustancias en estado sólido
Los metales se caracterizan por poseer un número pequeño de electrones
en la capa exterior de los atomos, según la teoría del
enlace metalico, estos electrones forman un gas electrónico, que
ocupa bandas limitadas en el seno del metal, las llamadas zonas de Brillain, y
pueden pasar facilmente de unas a otras, lo que justifica la relativa
libertad de que disponen dentro de la red. Así los metales
estarían constituidos por cationes, atomos que han
perdido electrones, con posiciones fijas y nubes de electrones pertenecientes
al conjunto.
Generalmente se considera que el enlace
metalico consiste de un grupo de iones positivos y una gran cantidad de
electrones, los cuales pueden moverse libremente entre los iones. Este
comportamiento influye sobre las propiedades generales de los metales como
en el caso de su habilidad para conducir la corriente eléctrica.
Por ejemplo
En un trozo de sodio metalico, los iones estan localizados en una
posición fija en el metal y los electrones de valencia (uno por cada atomo
de sodio) estan libres para moverse entre las varias nubes
electrónicas. Por tanto, en los metales las fuerzas de atracción
que deben superarse para realizar la conversión del estado
sólido al estado líquido o desde el estado líquido al
estado gaseoso son bastante fuertes. Por supuesto, estas fuerzas de
atracción varían de un metal a otro pero
en general son muy fuertes
CARACTERÍSTICAS DEL ENLACE METALICO.
Maleabilidad y Ductilidad
Cuando unpedazo del metal se somete a presión externa, los cationes
metalicos pueden “resbalar” unos sobre otros, debido a la
capa de electrones que los separa. El metal se deforma pero no se rompe, a
diferencia de los cristales iónicos. Esta es la
explicación de su maleabilidad y de la ductillidad.
Los núcleos de los metales se organizan en estructuras
ordenadas. Imagina que colocamos sobre una superficie lisa
14 bolas de billar.
Si posteriormente se agregan mas bolas en una segunda
capa, se colocarían en los huecos que forman cada tres bolas de la
primera capa. Para añadir bolas en una tercera capa hay ahora dos
opciones; o escogemos los huecos de la segunda capa que estan
directamente sobre las bolas de la primera, o usamos aquellos que se encuentran
sobre huecos de la primera capa. Si se escoge la primera opción se
obtiene una estructura llamada hexagonal de empaquetamiento compacto, mientras
que la segunda da lugar a las estructuras cúbicas centradas en las caras.
Aleaciones
Muchos de los metales que conocemos no son puros, sino aleaciones. Una
aleación es una disolución sólida, y se prepara
disolviendo un metal en otro, generalmente cuando ambos
estan en estado líquido. La aleación tiene propiedades
fisicoquímicas diferentes de las de metales originales.
Por ejemplo
El oro puro (denominado de 24 quilates) es demasiado blando para usarlo en
joyería. Para hacerlo mas fuerte se alea con plata y cobre,
lo que en una proporción de 25% da lugar a una aleación conocida como
oro de 18 quilates.