ENlaces Quimicos

ENLACES QUÍMICOS

Martínez, Natalia1, Polanco, Alejandro2, Ramírez, Nayibe3

1 nata.find@hotmail.com, Cód. 1428079, 2 alejandropc21@hotmail.com, Cód. 1423958, 3nayi414@hotmail.com, Cód. 1429076

Fecha de práctica: Mayo 19 de 2014

Facultad de Ciencias Naturales y Exactas, Departamento de Química, Laboratorio de Química General, Universidad del Valle, Junio 3 de 2014.

RESUMEN

En la práctica de laboratorio realizada fue posible identificar varios tipos de enlaces de algunas sustancias como el agua destilada, acetona, ácido nítrico, entre otras, observando en primera medida la conductividad eléctrica de estos compuestos. También se registró el tiempo transcurrido en el paso de solido a liquido en sustancias como NaCl, azúcar y parafina, analizando el punto de fusión de cada uno, finalmente se realizó el reconocimiento de enlaces covalentes coordinados. Obteniendo por ejemplo, resultados como que soluciones de azúcar y acetona no son buenos conductores de electricidad, mientras que compuestos como el HCl y el NaCl si lo son.

INTRODUCCIÓN

Un enlace químico es definido como la unión, combinación o interrelación de dos o más átomos, es decir, es la fuerza que mantiene unidos a los átomos de igual o diferente especie (enlace interatómico) con la finalidad de formar moléculas o agregados moleculares con carga electrónica estable. Cuando los átomos interactúan para formar un enlace químico, sólo entra en contacto los electrones ubicados en sus regiones más externas, por eso cuando se estudian los enlaces químicos se miran los electrones de valencia. Existen diferentes tipos de enlaces químicos, sin embargo los más importantes o más conocidos son: el covalente y el iónico o electro-covalente.

El enlace covalente se produce por la combinación de uno o más pares electrónicos entre 2 átomos generalmente de la misma especie, se conocen 2 tipos de enlaces covalentes. El enlace covalente polar y apolar es la combinación de uno o más pares de electrones entre dos átomos, este enlace no conduce la electricidad y tienen bajos puntos de fusión, por su parte el enlace iónico o electro covalente se da más que todo con la unión de un metal y un no metal con la transferencia de electrones de un átomo a otro, fundidos o en soluciones acuosas son buenos conductores de electricidad y presentan altos puntos de fusión.

La forma como se dan los enlaces entre átomos se debe a características como la electronegatividad y la conductividad eléctrica que se presenta en cada uno de los elementos; así, la electronegatividad puede ser importante para saber si se presentan o no enlaces iónicos o covalentes, polares y no polares, entre los átomos.

PARTE EXPERIMENTAL

1) Reconocimiento de enlaces iónicos y covalentes:

a. La práctica inició con el montaje del circuito eléctrico con transformador, para la determinación de la conductividad eléctrica de algunas sustancias suministradas en el laboratorio, para esto se tomó un vaso de precipitados al cual se le agregó 10 ml de agua destilada, con el fin de analizar si era fuente conductora de electricidad o no, mediante la observación de un bombillo, se tuvo en cuenta si encendía o no y con qué intensidad lo hacía, lo cual determinara igualmente su enlace. El montaje se observa a continuación:

Figura 1: Circuito eléctrico

Este mismo procedimiento se aplicó a unos reactivos en solución acuosa como al 0.1%; los cuales fueron: NaCl, Azúcar, Acetona, NaOH, Cu(NO3)2, NH4OH, HCl.

b. Para establecer los puntos de fusión de 0.1 g de NaCl (Sal de cocina), azúcar y parafina respectivamente, y agregar estas sustancias en tubos resistentes al calor (pírex), se calentaron cada una de las sustancias, utilizando un mechero a 4500°C aproximadamente, registrado el tiempo transcurrido hasta que la sustancia se fundiera en su totalidad, analizando posteriormente su punto de fusión, las sustancias se fundieron en menos de tres minutos.

2) Reconocimiento del enlace covalente coordinado:

a. Por la formación de un compuesto de coordinación colorido:

A continuación se siguió con el reconocimiento de un enlace coordinado; iniciando con la formación de un compuesto colorido se tomó 1 tubo de ensayo al cual se agregó 1 ml de una solución de 0.1M de Cu(NO3)2, y utilizando un gotero con una solución de NH4OH 6M, se vertió gota o gota en el tubo de ensayo, hasta observar el cambio de coloración en la reacción.

b. Por disolución de una sal poco soluble al formarse un compuesto de coordinación:

En un vaso de precipitados de 50 ml se realizó la mezcla de 2mL de AgNO3 al 0.5% e igual cantidad de NaCl al 0.5% formándose una solución de aspecto blanco lechoso, posteriormente se le agrego a la mezcla 5mL de agua destilada, en el fondo de la sustancia se observaron partículas blancas flotantes. Por último a esta solución se le agrego NH4OH 6M gota a gota, manteniendo la mezcla en constante agitación hasta que el precipitado quedara totalmente diluido y la solución incolora.

DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS

A partir de los datos obtenidos a lo largo de la práctica de laboratorio, se logró la obtención de los siguientes datos, los cuales fueron sometidos a análisis, con respecto a la conductividad eléctrica y los tipos de enlace que forman la soluciones suministradas, estos datos fueron consignados en la siguiente tabla

Tabla 1: Compuestos que conducen o no electricidad

COMPUESTO CONDUCE ELECTRICIDAD TIPO DE ENLACE

Azúcar No Covalente

NaCl Si Iónico

Acetona No Covalente

Cu(NO3)2 Si Iónico

NH4OH No Covalente

HCL Si Covalente

NaOH Si Iónico

H2O Destilada No Covalente

Se tuvo en cuenta la electronegatividad de cada reactivo, la intensidad de luz que emitía el bombillo, para saber si además de conducir electricidad, su conductividad era alta o baja.

Los datos obtenidos con respecto a los puntos de fusión se registraron en la tabla siguiente, en la cual se muestra también, que tipo de enlace se presenta en cada compuesto analizado

Tabla 2: Puntos de Fusión

Compuesto Se Funde Tiempo Transcurrido Tipo de Enlace

NaCl No 3 min sin cambio a liquido Iónico

Azúcar Si 12 Covalente

Parafina Si 5 Covalente

Con el compuesto del azúcar y la parafina se utilizaron 2 tubos con diferentes cantidades en cada uno, como el segundo tubo contenía mayor cantidad del compuesto, se observó un aumento del tiempo mientras alcanzaba su punto de fusión, se utilizaron únicamente los datos del tubo #1, con el fin guiarnos en el análisis solamente teniendo en cuenta el punto de fusión de cada sustancia y no su peso o cantidad.

Reconocimiento del enlace covalente coordinado:

* Por la formación de un compuesto colorido

Al tomar un mililitro de Cu(NO3)2 0.1 M y agregarle 3 gotas de NH4OH se obtiene [Cu(NH3)4]2+, el cual se muestra como una solución azul oscura, donde se observa un aumento en la intensidad de este a medida que se le agregaba cada gota.A partir de la reacción se logra establecer la siguiente ecuación:

Ecuación 1: Formación de un compuesto de coordinación colorido.

* Disolución de una sal poco soluble para la formación de un compuesto de coordinación

El AgCl es un precipitado blanco, pero al agregarle las gotas de NH4OH 6M gota a gota manteniendo la mezcla en constante agitación, la solución queda finalmente incolora

Ecuación 2:Disolución de una sal poco soluble

ANÁLISIS DE RESULTADOS

Partiendo de los resultados obtenidos en la primera parte de la práctica, se logra evidenciar que algunas sustancias o compuestos no son conductores de electricidad y si lo son, se dan casos en las que su conductividad eléctrica es bastante deficiente, es decir, algunas conducen mejor la electricidad que otras. Esto se debe principalmente al tipo de enlace que presenta cada sustancia o cada compuesto, ya que al presentarse un enlace iónico, la intensidad eléctrica proporcionada al sistema será mayor, caso contrario al presentarse un enlace covalente, exceptuando claramente al HCl que de manera experimental fue un buen conductor de electricidad, lo cual es explicado principalmente por su estado en solución acuosa.

Por otro lado, el NaCl o sal común no se fundió durante el tiempo sometido al calor, por su parte esta tomo un color oscuro al reaccionar con el O2, pero no presentó cambio alguno en su estado, esto debido a que su punto de fusión es demasiado alto (801°C) para lo cual se tendría que haber sometido este compuesto a más calor o aumentarle el tiempo en este, evidentemente se necesitan más de 3 minutos para lograr cambiar su estado, donde se observa la presencia de enl aces iónicos difíciles de romper.

Por su parte, el Azúcar tiene un punto de fusión de 185.85ºC y la Parafinauno entre 47°C a 64ºC, razón por la cual se fundieron en pocos segundos. Teniendo en cuenta sus s bajos puntos de fusión y por ende el poco tiempo que se requirió para cambiar su estado de solido a liquido (fusión), se puede decir que presentan enlaces covalentes.

En el reconocimiento del enlace covalente coordinado por disolución de una sal poco soluble al formarse un compuesto de coordinación se observa que en este caso, el nitrato de plata con el cloruro de sodio no reaccionan porque son sólidos y no quedan en contacto suficiente, pero en solución acuosa sí lo hacen debido a que el agua favorece las condiciones para que ocurra la reacción y se forme el Cloruro de Plata (AgCl), que precipita (formando las bolitas blancas observadas en la práctica) porque es prácticamente insoluble en agua y el nitrato de sodio que queda en solución, lo cual es posible representar mediante la ecuación química:

AgNO3 + NaCl AgCl + Na(NO3)

Ecuación 4: Formación de un compuesto de coordinación

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE LA GUÍA

1. Los diagramas de flujo para cada procedimiento se encuentran al final del informe.

2. ¿Cuáles sustancias son conductoras y cuáles no conductoras y explique por qué? ¿Qué tipo de enlace se presenta en cada sustancia y por qué?

Respuesta: Las sustancias conductoras son: HCl, NaCl NaOH y Cu(NO3)2, las no conductoras son: Agua Destilada, Acetona, Azúcar y NH4OH.

La razón de que unas sustancias hayan sido determinadas conductoras o no conductoras se debe a la presencia de iones libres en cada solución que permiten el paso de un electrodo a otro, cerrando el circuito. Así, podemos hacer una determinada relación entre sustancias conductoras y enlaces iónicos pues estos presentan una mayor conductividad gracias a la presencia de iones que permiten el paso de la electricidad, a diferencia de las sustancias no conductoras y sus enlaces covalentes sin presencia de conductividad eléctrica por su falta de iones, con excepción del HCl que es covalente, pero cuando entra en contacto con el agua toma características de enlace iónico lo que lo hace buen conductor. También porque es un ácido muy fuerte y se disocia completamente en agua y eso hace que sea fuertemente electrolítico o conductor de electricidad.

3. Del procedimiento del numeral 1 parte b diga ¿Cuál sustancia tardo más tiempo en fundirse? ¿Por qué?

Respuesta:Se organizó las sustancias dependiendo del tiempo que se requiere para su fusión mayor a menor.

Tabla 3: Tiempo de fusión de mayor a menor

Sustancia NaCl Azúcar Parafina

Tiempo Más de 3 min 12seg 5 seg

El tiempo depende realmente del enlace que presente el compuesto, en este caso el Azúcar y la parafina al ser compuesto covalentes, tienden a tener una fusión mayor en el cual el calor modifica la composición y la pasa de un estado sólido al líquido. Mientras en la sal, al ser un compuesto de enlace iónico presenta una red cristalina debido a la fuerte unión de sus moléculas producen una transferencia de electrones de un átono a otro, creando una unión aún más fuerte de romper.

4. Del procedimiento del numeral 2 parte a diga ¿Que observó? Explique lo que sucedió Escriba la reacción

Respuesta: Se partió de una solución incolora de Cu(NO3)2, donde a medida que se fue agregando NH4OH mientras se agitaba constantemente ocurrió un cambio de coloración a un azul, en este se presenta un enlace de coordinación, reacción acido base en donde se forma un enlace coordinado entre una molécula neutra y un catión metálico, donde hubo una donación de protones.

Según lo que la literatura química plantea es que este cambio de coloración es debido a la diferencia de pares electrónicos no enlazantés (en el O del agua son dos pares y en el N del amoniaco es solo un par), y el cobre forma iones complejos de distinta geometría, por lo que absorbe la luz de manera diferente.

Así finalmente se representa la unión de estos compuestos con la ecuación siguiente:

[Cu(H2O)6]2+(aq)+4NH3(aq)⇌[Cu(NH3)4]2+(aq) + 6H2O(l)

Aquí se observa que esta ecuación muestra con un poco más de detalle lo sucedido en la reacción química y los compuestos que se formaron a partir de esta.

5. Del procedimiento del numeral 2 parte b diga ¿Que observo? ¿Por qué se disolvió el precipitado?

Respuesta:Se hizo reaccionar AgNO3, NaCl junto a H2O, y luego se agregó NH4OH, lo cual produjo que el compuesto insoluble se desvaneciera. Ahora, el uso real del hidróxido de amonio es el análisis cualitativo, como muchas aminas este presenta una coloración azul de soluciones con (Cu2+) o la disolución de residuos de plata.

En primera medida la solución quedó con un tono blanco lechoso y al agregarle a esta solución 1.5 ml de H2O y ciertas gotas de una solución de NH4OH 6M (el cual actuó como catalizador), finalmente mediante agitación constantemente del vaso, la solución se aclaró quedando cristalina (el precipitado se disolvió).

Así se obtiene la siguiente reacción:

AgNO3 + NaCl AgCl + Na(NO3)

6. Escriba dos ejemplos de elementos o compuestos naturales o en solución que contengan: Enlace iónico, enlaces covalentes no polares, enlaces covalentes polares, enlaces covalentes coordinados.

Respuesta:los ejemplos de los tipos de enlaces, se presentan por medio de una tabla, donde se muestra el tipo de enlace de cada compuesto presentado.

Tabla 4: Tipos de enlace y ejemplos

Tipo de enlace Ejemplos

Enlace Iónico • NaCl (Cloruro de Sodio)

• AgCl (Cloruro de Plata)

• KCl (Cloruro de Potasio)

Enlace Covalente No Polar • Cl2(Molécula de Cloro)

• O2 (Di oxígeno)

• F2 (Molécula de Flúor)

Enlace Covalente Polar • HF (Floruro de hidrogeno)

• H2O (agua)

• HCl (Cloruro de Hidrógeno)

Enlace Covalente Coordinado • CO2 (Dióxido de Carbono)

• NH4+ (Ion Amonio)

• BF3 (Trifloruro de Boro)

7. Represente en un caso las estructuras puntuales de Lewis que muestren los enlaces.

Enlace Iónico: NaCl (Cloruro de Sodio)

Enlace Covalente No Polar: O2 (Oxigeno)

Enlace Covalente Polar: HCl (Cloruro de Hidrógeno)

CONCLUSIONES

• Los tipos de enlace químicos presenta ciertas diferencias no solo en la forma de su unión sino también en sus propiedades físicas y químicas.

• Los enlaces iónicos y covalentes se diferencian en su conductividad en soluciones acuosas, los enlaces iónicos presentan iones libres lo cual permite el paso eléctrico, mientras que el enlace covalente no presenta iones libres lo cual le impide ser conductivo.

• Entre las diferencias que presenta estos enlaces, se tiene que sus puntos de fusión son diferentes debido la forma como están unidas sus moléculas. Así, los enlaces iónicos tienden presentar puntos de fusión elevados gracias a su red cristalina que impiden su rápido cambio de estado, a diferencia de los enlaces covalentes.

REFERENCIAS

[1] Guía Laboratorio de química general.

[2] Ebbing, d Química general, 5 edición, Mc-Graw Hill,

[3] Raymond Chang, Química, 7 edición, Mc-Graw Hill, 2002

[4] Gammon Química general 9 edición, cengage learning, 2010

[5] M. Barrow Química general 2000, reverté

[6] B. Umland Quimica general, 3 edicion, Thomson, 2000

[7] Ralph Petrucci, Quimica general, 10 edicion, Pretience hall, 2011

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