Identificar las propiedades físicas y químicas de los reactivos.

Objetivos

Identificar las propiedades físicas y químicas de los reactivos.

Determinar si los compuestos tienen hibridación.

Identificar si un compuesto es covalente polar, no polar o iónico.

Determinar la solubilidad de los compuestos.

Antecedentes

Propiedades físicas y químicas

Todas las sustancias en el mundo se caracterizan por sus propiedades físicas y químicas. Las propiedades físicas son aquéllas que identifican la sustancia sin afectar o alterar su composición. Las propiedades químicas son aquéllas que relacionan los cambios de composición de una sustancia o sus reacciones con otras sustancias, dichos cambios son generalmente irreversibles.

Compuesto orgánico e inorgánico

Un compuesto es una sustancia pura que se forma por dos o más elementos de la tabla periódica combinados unos con otros químicamente, siempre en una razón fija.

Las diferencias entre un compuesto orgánico y un compuesto inorgánico son que las moléculas de los compuestos inorgánicos pueden contener átomos de cualquier elemento incluso carbono, carbonatos y bicarbonatos. Tienen puntos de fusión y ebullición elevados, muchos son solubles en agua y en disolventes polares. Son electrolitos, ya que fundidos o en solución son buenos conductores de electricidad. Las reacciones que originan son generalmente instantáneas, mediante reacciones sencillas e iónicas. En cambio los compuestos orgánicos sus moléculas contienen fundamentalmente átomos de C, H, N, O y en pequeñas proporciones, S, P, halógenos y otros elementos. Son termolábiles, ya que resisten poco la acción del calor y descomponen bajo de los 300 ºC. Tienen puntos de fusión y ebullición bajos debido a la atracción débil entre las moléculas. La mayoría no son solubles en agua, son solubles en compuestos orgánicos como el alcohol, éter, cloroformo, benceno. No son electrolitos y reaccionan lentamente y complejamente.

Hibridación

Hibridación es un fenómeno por el cual orbitales de distinto nivel energético de un mismo átomo buscan tener la misma energía por lo tanto cambian su forma. Los orbitales que se combinan siempre deben de estar en la misma órbita o nivel de energía. A partir de la órbita tres existen orbitales s, p y d, por lo cual son posibles cinco hibridaciones conocidas sp, 〖sp〗^2,〖 sp〗^3, 〖sp〗^3 d, 〖sp〗^3 d^2. En una molécula, los átomos terminales no presentan hibridación; en cambio, los átomos centrales (que se encuentran entre dos o más átomos), pueden presentar diferentes hibridaciones.

Los enlaces sigma (σ), son enlaces sencillos de baja energía que se forman con orbitales híbridos.

Los enlaces pi (π), son enlaces de alta energía que se forman con orbitales p o d puros (no hibridados); de tal forma que, en un doble enlace se tienen un enlace σ y un enlace π; en cambio, en un triple enlace, se tiene un enlace σ y dos enlaces π.

Estructura de Lewis:

Muestra el número y tipo de enlaces entre los átomos, pero no indica la forma de la molécula.

Las estructuras de Lewis son representaciones en las que mediante puntos o guiones se indica la distribución de electrones de valencia (enlazados o no enlazados) en los átomos de las moléculas.

Para construir una estructura de Lewis primero se debe de elegir el átomo central nunca debe de ser el hidrogeno. Generalmente es el menos electronegativo. Luego se cuentan los electrones de valencia. Se forman los enlaces entre el átomo central y los periféricos. Los electrones restantes se sitúan como par no enlazantes para completar la regla del octeto.

Para alcanzar el octeto electrónico los átomos pueden compartir más de un par de electrones (enlace simple), dando lugar a enlaces múltiples. Se denomina orden o multiplicidad de enlace al número de pares de electrones compartidos.

Geometría molecular

Las formulas de Lewis de puntos permiten explicar cómo se distribuyen los electrones de valencia entre los átomos de una molécula, pero no sirven para predecir con exactitud la forma molecular ni la polaridad de una molécula.

En el análisis sobre moléculas el subíndice numérico indica el número de átomos de cada elemento que están presentes.

El ordenamiento tridimensional de los átomos en una molécula se llama geometría molecular.

Para predecir la distribución tridimensional de los átomos dentro de una molécula, la forma molecular, se basa en la teoría de repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia (RPECV), es decir, los pares de electrones de valencia alrededor de un átomo central se separan a la mayor distancia posible para minimizar las fuerzas de repulsión. Estas repulsiones determinan el arreglo de los orbitales, y estos, a su vez, determinan la geometría molecular, que puede ser lineal, trigonal plana, tetraédrica, bipiramidal trigonal y octaédrica.

En el modelo RPECV, predecimos la geometría de los dominios de los electrones. Si sabemos cuántos dominios existen debido a los pares no enlazantes, entonces podemos predecir la geometría molecular de una molécula o ion a partir de su geometría de los dominios de electrones.

Geometría lineal: Dos pares de electrones alrededor de un átomo central, localizados en lados opuestos y separados por un ángulo de 180º.

Geometría trigonal plan: Tres pares de electrones en torno a un átomo central, separados por un ángulo de 120º.

Geometría tetraédrica: Cuatro pares de electrones alrededor de un átomo central, ubicados con una separación máxima equivalente a un ángulo de 109.5º.

Geometría bipirámide trigonal: Cuatro pares de electrones en torno a un átomo centra, uno de ellos no compartido, que se encuentran separados por un ángulo de 107º.

Geometría angular: Cuatro pares de electrones alrededor de un átomo central, con dos de ellos no compartidos, que se distancian en un ángulo de 104.5º.

Geometría molecular octaédrica

Describe la forma de los compuestos donde en seis átomos se arreglan simétricamente alrededor de un átomo central, definiendo las cimas de un octaedro. Se distancia en un ángulo de 90º.

Enlace covalente no polar

Los electrones compartidos por una molécula formada por dos átomos iguales se encuentran atraídos con la misma fuerza por los dos núcleos, debido a que la diferencia de electronegatividades es cero. Cada uno de los átomos ejerce la misma atracción sobre el par electrónico, a igual distancia entre núcleos. Esto sucede en moléculas diatómicas, moléculas formadas por átomos idénticos.

Enlace Covalente Polar

En la mayoría de los enlaces covalentes, los átomos tienen diferentes electronegatividades, y como resultado, un átomo tiene mayor fuerza de atracción por el par de electrones compartido que el otro átomo. En general, cuando se unen dos átomos no metálicos diferentes, los electrones se comparten en forma desigual. Un enlace covalente en el que los electrones se comparten desigualmente se denomina enlace covalente polar. El término polar significa que hay separación de cargas. Un lado del enlace covalente es más negativo que el otro.

Enlace iónico:

Los iones con cargas opuestas se atraen. Un enlace iónico es la fuerza de atracción entre iones con carga opuesta.

Los metales tienden a perder sus electrones de valencia para formar iones positivos (cationes). Los no metales tienden a ganar electrones para formar iones negativos (aniones). En otras palabras los átomos del metal ceden electrones a los átomos del no metal. Cuando se transfieren electrones, se forman iones con un octeto completo de electrones.

Puntos de fusión y ebullición

Las tendencias de los puntos de fusión y de ebullición son una medida de las fuerzas de atracción entre átomos o moléculas. Dentro de un periodo los puntos de fusión aumentan primero y luego disminuyen. De izquierda a derecha dentro de una fila, los puntos de fusión abruptamente conforme las fuerzas de atracción cambian, de fuertes enlaces metálicos con electrones libres, a sólidos como el carbono y el silicio donde los electrones están sujetos a una red compleja. Después los puntos de fusión descienden bruscamente en los no metales, ya que tiene fuerzas de atracción muy débiles.

Fusibilidad

Facilidad con que un material puede fundirse, propiedad de los metales de pasar del estado sólido al líquido y viceversa, mediante cambios adecuados de temperatura.

Conductividad eléctrica

La conductividad es la capacidad que posee una sustancia para transmitir un flujo de energía. Conductividad eléctrica es la capacidad de una sustancia para

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