Enlace ionico

Es la unión de átomos que resulta de la presencia de atracción electrostática entre los iones de distinto signo, es decir, uno fuertemente electropositivo y otro fuertemente electronegativo. Eso se da cuando en el enlace, uno de los átomos capta electrones del otro.
Se denomina enlace iónico al enlace químico de dos o más átomos cuando éstos tienen una diferencia de electronegatividad de ΔEN = 2 o mayor.
En una unión de dos átomos por enlace iónico, un electrón abandona el átomo más electropositivo y no pasa a formar parte del negativo sino que pasa a formar parte de la nube electrónica del más electronegativo. 

Características

• Ruptura de núcleo masivo.
• son enlaces muy fuertes
• Son sólidos de estructura cristalina en el sistema cúbico.
• Altos puntos de fusión (entre 300 °C y 1000 °C y ebullición).
• Son enlaces resultantes de la interacción entre los metales de los grupos I y II y los no metales de los grupos VI y VII.
• Son solubles en agua y otras disoluciones acuosas.
• Una vez en solución acuosa son excelentes conductores de electricidad.
• En estado sólido no conducen la electricidad. Si utilizamos un bloque de sal como parte de un circuito en lugar del cable, el circuito no funcionará. Así tampoco funcionará una bombilla si utilizamos como parte de un circuito un cubo de agua, pero si disolvemos sal en abundancia en dicho cubo, la bombilla del circuito se encenderá. Esto se debe a que los iones disueltos de la sal son capaces de acudir al polo opuesto (a su signo) de la piladel circuito y por ello éste funciona.

CRISTALES

Los cristales iónicos tienen dos características importantes: están formados de enlaces cargados y los aniones y cationes suelen ser de distinto tamaño. Son duros y a la vez quebradizos. La fuerza que los mantiene unidos es electrostática. Ejemplos: KCl, CsCl, ZnS y CF₂. La mayoría de los cristales iónicos tienen puntos de fusión altos, lo cual refleja la gran fuerza de cohesión que mantiene juntos a los iones. Su estabilidad depende en parte de su energía reticular; cuanto mayor sea esta energía, más estable será el compuesto.

Enlace ionico en uncristal de NaCl

¿Porque conducen corriente eléctrica?

Los iones positivos y negativos se unen para formar un compuesto iónico. Debido a la estructura cristalina rígida de este compuesto sólido, no conduce corriente eléctrica. Pero cuando este compuesto iónico se coloca en agua, los iones se separan y se mueven libremente. Como ahora se pueden mover libremente, pueden conducir una corriente eléctrica pasándosela de un ion al siguiente.

Cuando un un compuesto ionico entra al contacto con el agua este se separa formando iones, positivos y negativos (los compuestos ionicos no forman una molecula verdadera) 


ya que las moleculas con enlace covalente tienen una carga electronegativa casi igual (algo que no pasa con los enlaces ionicos) 
los atomos no se separan un ejemplo de enlace ionico: 

NaCl(s)---H20----Na+(i) +Cl-(i) 

i=ion en agua 
es por esto que conduce la corriente electrica, por que a los electrones le es mas facil moverse cuando hay diferencia de cargas, ya que un cation (ion positivo) se va a un extremo del recipiente y el anion (ion negativo) se va en direccion opuesta al cation.. 
encambio un ejemplo de enlace covalente seria: 

C6H12O6(s)------H2O---------C6H12O6(ac... 


s=solido 
ac=acuoso

¿Que es solvatación?

La solvatación es el proceso de asociación de moléculas de un disolvente con moléculas o iones de un soluto. Al disolverse los iones en un soluto, se dispersan y son rodeados por moléculas de solvente. A mayor tamaño del ion, más moléculas de solvente son capaces de rodearlo, y más solvatado se encuentra el ion. La razón de ello es que la fuerza electrostática entre el núcleo del ion y la molécula del solvente disminuye de forma marcada con la distancia entre la molécula de solvente y el núcleo del ion. Así, el ion más grande se une fuertemente con el solvente y por ello se rodea de un gran número de moléculas de solvente.

Solvatacion de un ion de sodio con agua.

Oxigeno componente activo del aire

Introducción

Con este material reconocerás y entenderás la importancia del oxígeno en el proceso de reacción con metales y no metales, así como el cambio de éstos en presencia de agua. Dicho proceso, conocido como oxidación, La oxidación también tiene que ver con la combustión que usas a diario al calentar

Con este material conocerás cómo interactúa el oxígeno ante los metales y no metales para la formación de hidróxidos y ácidos.

Reacciones de oxígeno

El oxígeno es el elemento más abundante en el planeta Tierra, constituye aproximadamente el 50% en masa de la corteza terrestre y forma el 21% en volumen de la atmósfera; es componente activo del aire, se encuentra presente en el agua y como óxidos con otros elementos. Reacciona tanto con metales como con no metales y, entre los no metales es el segundo en reactividad química, después del flúor.

Existen dos alótropos del oxígeno, el más común es la molécula diatómica O₂, el otro es el ozono que es una molécula triatómica, O₃. 

 

Todo fenómeno químico puede ser representado a través de una ecuación química , que nos muestra los cambios que se llevan a cabo, así podemos describir las variaciones que se realizan cuando se oxidan los elementos metálicosy no metálicos.

Reacción con metales

Un ejemplo de las reacciones del oxígeno con un metal, es la que ocurre con el magnesio al someterlo a la reacción de oxidación en una flama, pues desprende una intensa luz blanca y se convierte en un sólido blanco muy frágil; el producto de esta reacción es un óxido metálico llamado óxido de magnesio.

El producto final tiene un coeficiente 2 precediendo a la fórmula  MgO. Si se considera que la fórmula se escribe como el resultado del entrecruzamiento de valencias, en el ejemplo (2+) para el magnesio (Mg) y (2-) para el oxígeno (O), se representa la fórmula como Mg₂O₂entonces ¿por qué se escribe simplemente como MgO?

Porque al escribir las fórmulas, se considera la expresión mínima a través de su mínimo común divisor, en este caso al dividir 2/2=1,
La fórmula de un compuesto tiene que ser eléctricamente neutra, esta condición se cumple para el óxido de magnesio MgO (2+)(2-)= 0 .

Como observas en el ejemplo del modelo molecular, en esta reacción se obtienen dos moléculas de óxido de magnesio.

Reacción con no metales

Todo cambio químico puede ser descrito a través de una ecuación.  De esta forma podemos describir las variaciones que se realizan cuando se oxidan los elementos no metálicos en presencia de oxígeno y con el auxilio de la energía calorífica.

Se puede tomar como ejemplo el carbono, cuando éste es sometido a la reacción de oxidación en la flama, se lleva a cabo su combustión y se desprende un gas llamado monóxido de carbono.

A nivel molecular lo que ocurre es lo siguiente:

Observarás que se forman dos moléculas de monóxido de carbono. La otra posibilidad es cuando el carbono actúa con la valencia de 4+, como se muestra enseguida:

EJERCICIO 1

Combina los siguientes elementos metálicos con el oxígeno: Co, Ca, K, Al, Cu.

Ca + O --------> CaO óxido de calcio

Co + O --------> Co2O3 óxido de cobalto lll

K + O ----------> K2O óxido de potasio

Al + O ---------> Al2O3 óxido de aluminio

Cu + O ---------> Cu2O óxido de cobre l

Cu + O ---------> CuO óxido de cobre ll

Reacciones de óxido con agua

Después de la formación de los óxidos correspondientes tanto metálicos como no metálicos, es factible combinarlos con agua para formar nuevos compuestos. En el caso de los óxidos metálicos cuando interactúan con agua forman hidróxidos. Retomando el ejemplo del magnesio, se observa lo siguiente.

El óxido de magnesio en presencia de agua forma el hidróxido de magnesio.Los óxidos no metálicos en presencia de agua forman ácidos del tipo oxiácido.

Por ejemplo en el dióxido de carbono o anhídrido carbónico al reaccionar con agua, produce una molécula de ácido carbónico.

Sólo se suman la cantidad de elementos que intervienen en la síntesis de los ácidos, empezando por la calidad ácido representado por los hidrógenos, después el no metal y finalmente la cantidad de oxígenos que intervienen en la esquematización simbólica de la reacción para formar ácidos.

Ejercicio 2

A continuación se presentan tres metales que debes combinar con el radical (OH)- para formar hidróxidos:

LABORATORIO VIRTUAL: Reacciones de elementos metálicos y no metálicos con el oxigeno

1- En un vaso de precipitado agrega 10 ml de agua destilada y unas gotas de indicador universal.
2-Toma una pequeña porción de calcio con la espatula y ponla en la capsula de porcelana, ponla a calentar.
3- Coloca la capsula en la mesa cuando se enfrie
4-Deposita la sustancia en el vaso de precipitado y luego vacia la sustancia en un tubo de ensayo.
5-Verifica el color de la sustancia en la escal Ph.
6-Realixa lo mismo con un no metal.

Resultados

Concluciones

Reglas de nomenclatura

La nomenclatura química es un conjunto de reglas que se aplican para nombrar y representar con símbolos y fórmulas a los elementos y compuestos químicos. Actualmente se aceptan tres sistemas de nomenclatura donde se agrupan y nombran a los compuestos inorgánicos:

·         Sistema de nomenclatura estequimétrico ó sistemático de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, (IUPAC).

·         Sistema de nomenclatura funcional, clásico ó tradicional.

·         Sistema de nomenclatura Stock.

A continuación se revisarán cada uno de estos tipos de nomenclatura para que aprendas a nombrar y formar los siguientes compuestos: óxidos metálicos, óxidos ácidos, hidróxidos, ácidos e hidrácidos.

Óxidos metálicos

Resultan de la combinación del oxígeno con metales y al reaccionar con el agua producen bases.

Nomenclatura Stock

Se nombra con la palabra genérica óxido seguido de la preposición de enseguida el nombre del metal con el que se combinó, por ejemplo: óxido de calcio.

En este ejemplo hay posibilidad de obtener el mínimo común divisor entre los valores por lo que se obtiene: CaO -óxido de calcio-.

Nomenclatura clásica ó tradicional

Estos mismos compuestos se pueden nombrar con la palabra genérica óxido seguida del nombre del metal con el sufijo oso para el valor menor de la valencia y con el sufijo ico cuando el valor de su valencia es mayor, por ejemplo:

Nomenclatura IUPAC

La IUPAC determina que estos compuestos se nombran a partir de la cantidad de elementos que los constituyen, por ejemplo:

NiO se nombra Monóxido de níquel y el Ni2O3 Trióxido de diníquel

Óxidos ácidos

Son combinaciones del oxígeno con un no metal y al reaccionar con agua producen ácidos del tipo oxiácido.

Nomenclatura Stock

Se nombra con la palabra óxido seguida de la preposición de, a continuación el nombre del no metal expresando con número romano el valor de la valencia con la que interactuó con el oxígeno.

Nomenclatura clásica ó tradicional

Este mismo tipo de compuestos, también se pueden nombrar con la palabra genérica anhídrido seguida del nombre del no metal con el sufijo oso para el valor de la menor valencia e ico para el valor de la mayor valencia.

Cuando el no metal presenta más de dos valencias se conservan los sufijos de la regla anterior y se utilizan además: el prefijo hipo proveniente del griego "hypo" que significa inferior o debajo, y el prefijo hiper o per del griego "hyper" que significa mayor o superior.

Nomenclatura IUPAC

Este tipo de compuestos se nombran a partir de la cantidad de elementos que constituyan a su representación simbólica, empleando las raíces griegas de los números correspondientes.

Dependiendo del número de valencias que presente el no metal, por ejemplo el carbono tiene dos valencias positivas 2+ y 4+, cuando actúa con el número de valencia 2+ al combinarse con el oxígeno 2-, se forma el monóxido de carbono, como se aprecia en la siguiente representación:

Cuando la combinación se lleva a cabo con la valencia 4+, resulta:

Hidróxidos

Nomenclatura Stock

Cuando ya se tiene un óxido metálico, al combinarse con agua forma un hidróxido, también conocido como base.

Nomenclatura clásica ó tradicional

Se conserva la misma nomenclatura para nombrar a los compuestos derivados de los óxidos metálicos formando los hidróxidos correspondientes y también se conservan los sufijos “oso” para el valor menor de la valencia e “ico” para el valor mayor.

Nomenclatura IUPAC

Se conserva la misma nomenclatura, es decir, considerando la cantidad de elementos que constituyen el compuesto.

Ácidos

Cuando se tiene un óxido no metálico, al combinarse con agua forma un ácido de tipo oxiácido, se llaman oxiácidos porque en su composición está presente el oxígeno y la calidad ácida será determinada por la presencia del hidrógeno. 

Nomenclatura Stock

Se nombra al no metal con el sufijo ato, seguida del valor de la valencia del no metal y por último se agrega de hidrógeno.

Nomenclatura clásica ó tradicional

Si observas, cuando los óxidos no metálicos se combinan con agua por síntesis o adición forman su ácido correspondiente, derivando su nombre del anhídrido del cual provenían, se pierde la palabra anhídrido, se cambia por ácido y conserva el nombre del anhídrido originario.

Nomenclatura IUPAC

Se conserva la misma nomenclatura, es decir, considerando la cantidad de elementos que constituyen el compuesto.

Hidrácido

Este tipo de compuestos se forman con la combinación de un hidrógeno (H+) como ión positivo y un no metal (NM-) como ión negativo.

Nomenclatura Stock

Se nombran con el nombre del no metal con sufijo uro seguida de la preposición de y finalmente la palabra hidrógeno, en estado natural.

Nomenclatura tradicional e IUAPAC

En éstas se nombran con la palabra genérica ácido seguida del nombre del no metal con el que se combinó y con el sufijo hídrico,en disolución acuosa

Ejercicio 3

N2O5       Anhídrido nítrico        Oxido de nitrógeno                 Pentaoxido de dinitrógeno

FeO        Óxido ferroso            Óxido de hierro (ll)                  Monóxido de fierro

HClO       Ácido hipocloroso      Clorato (l) de hidrógeno         Monoxoclorato de hidrógeno

Al2O3     Óxido alumínico        Óxido de aluminio                   Trióxido de dialuminio

Co2O3   Óxido cobáltico          Óxido de cobalto (lll)              Trióxido de dicobalto 

Balanceo

El balanceo consiste en igualar el número de átomos de cada elemento tanto en los reactivos como en losproductos,

Para escribir y balancear una ecuación química de manera correcta, es necesario tener presente las siguientes recomendaciones:

·         Revisar que la ecuación química esté completa y correctamente escrita.

·         Observar si se encuentra balanceada.

·         Balancear primero los metales, los no metales y al final el oxígeno y el hidrógeno presentes en la ecuación química.

·         Escribir los números requeridos como coeficiente al inicio de cada compuesto.

·         Contar el número de átomos multiplicando el coeficiente con los respectivos subíndices de las fórmulas y sumar los átomos que estén de un mismo lado de la ecuación.

·         Verificar el balanceo final y reajustar si es necesario.

Balanceo de un fenómeno de neutralización

A continuación analizaremos el balanceo de una ecuación química un poco más compleja, en este caso una que representa un fenómeno de neutralización, es decir, reacciona un ácido y una base, para formar una sal y agua.

·         Observar que la ecuación química esté completa y bien escrita.

·         Contar el número de elementos existentes en dicha ecuación del lado de los reactivos y después los correspondientes a los productos, empezando por: metales, no metales, dejando para el final al oxígeno e hidrógeno.

·         Al hacer el conteo de cada lado, se recomienda indicar con coeficientes la igualación de la cantidad de átomos de los elementos que intervienen en la representación de una reacción química.

Ejercicio 4

Oxígeno

Actividad final

A continuación se presentan dos ejercicios “El ahorcado” y un “Memorama”. No olvides leer con atención las instrucciones de cada uno.

 A continuación se presenta la fórmula de algunos compuestos para que escribas su nombre. Para ello realiza lo siguiente:

§  Elige una letra que corresponda al nombre. En caso de que falles irá apareciendo una parte del “ahorcado” en el patíbulo.

§  Tienes máximo 6 oportunidades de hallar las letras correspondientes. Sino logras acertar se te dará la respuesta correcta y un nuevo compuesto qué nombrar

 Con las tarjetas que se presentan a continuación debes formar pares integrados por el nombre de un compuesto y su fórmula correcta, para seleccionar las tarjetas sólo da clic sobre las mismas.

Bibliografía

Libros

Ayluardo, B. (1999). Fundamentos de química. México: McGraw-Hill.

Brown, T. et al. (1993). Química. La ciencia central. México: Prentice-Hall.

Castillejos, A. (2005). Conocimientos fundamentales de química. México:Pearson-UNAM.

Espriella, A. (2009). Química básica. Un enfoque natural y significativo hacia el cambio conceptual.  México: Espriella- Magdaleno.

García, J. y Ortega, F. (2004). Periodicidad Química. México: Trillas.

García, M. et. al. (1992). Química. México: Publicaciones Cultural.

García, P. et. al.  (2009). Guía didáctica para el profesor de Química I. UNAM-CCH, México.

Garritz A. y Chamizo, J. (1994). Química. México: Addiso-Wisley.

Phillips, J. Strozac, V., Wistrom, C. (2000). Química, conceptos y aplicaciones. México: McGraw-Hill

---

Internet

Textos científicos (s/f). Modelo de Repulsión de los Pares de Electrones de la Capa de Valencia. Recuperado de  http://www.textoscientificos.com/quimica/inorganica/vserp (abril, 2012).

---

Videos

Quiza, B. (2012). Reacción con el magnesio. México: CCH Oriente. 

Quiza, B. (2012). Combustión de carbono. México: CCH Oriente.