Propiedades Ionicas y covalentes

Propiedades de los compuestos iónicos y covalentes.

Teóricamente se conoce que los compuestos de origen iónico y covalente tienen características distintivas entre ellos ,como por ejemplo la dureza, ‘’ resistencia que opone un cuerpo a ser rayado’’1 , la conducción eléctrica y calorífica ,puntos de fusión y ebullición altos o bajo, entre otras características propias de cada compuesto, como la solubilidad ‘’capacidad de una sustancia de disolverse en otra’’ 1 , los compuestos iónicos son aquellos que se forman a partir de un enlace iónico que es ‘’el resultado de la transferencia de uno o más electrones de un  átomo o grupo de átomos a otro’’ 2 (whitten) estos enlaces se producen con mayor facilidad cuando facilidad cuando elementos con energía de ionización baja (metales) reaccionan o interactúan con elementos con energías de ionización y afinidad electrónica altas ( no Metales), la tendencia de estos compuestos consiste en que una especie  pierda electrones para que otra pueda ganarlos y entrar ambos en  un estado de estabilidad, es decir, energía igual a cero , como el enlace iónico no puede producirse entre  dos elementos o especies no metálicos, debido a que la diferencia de electronegatividad entre ellos no es suficientemente grande para que exista una transferencia del electrón, se dice que las reacción de este tipo son producidas por la existencia de un enlace covalente, ‘’ se forma cuando dos átomos comparten uno o más pares de electrones’’ 2(whitten).

  Pueden hallarse excepciones o ciertos casos en los que se incumple la generalidad en que los compuestos iónicos siempre serán buenos conductores de electricidad  y muy solubles en disolventes polares como el agua y en el caso de los compuestos covalente  de que no sean buenos conductores  de electricidad y insolubles en disolvente polares (agua).

El acetato de sodio (Ch3cooNa) es un compuesto de origen ionico,es decir, existe una transferencia de electrones entre el catión Na+ y el anión Ch3coo- ( reacción 1), el acetato sódico es una sal proveniente de la reacción de una base fuerte( Naoh)y un acido débil(CH3COOH) que es soluble y se disocia completamente en agua. Los sólidos poseen estructuras cristalinas, es decir, ‘’poseen un ordenamiento estricto y regular , de sus atomos,moléculas o iones ocupan posiciones especificas’’ 3 ( Chang) ,estos ordenamientos de partículas pueden repetirse y agruparse para describir una unidad estructural ,denominada celda unitaria, cada celda unitaria posee una energía de red, que consiste en ‘’la energía requerida para separar completamente un mol de  un compuesto solido iónico en sus iones en estado gaseoso’’ 3 (Chang).El Cristal de NaCH3COO tiene mucha afinidad por el agua , debiéndose a que tanto el CH3COO– como el Na+ pueden solvatarse (proceso mediante al cual un ion o molécula se rodea por moléculas del disolvente, distribuidas de una forma específica 3 Chang)) en el caso del agua se denomina hidratación , es decir, el agua posee una mayor energía de hidratación que puede vencer la energía de red presente en el cristal de acetato sódico, ocasionando la ruptura del enlace iónico presente en el sólido, permitiendo a las moléculas de agua penetrar  en la estructura , separar los iones  Na+ y ch3coo – y rodearlos orientando sus dipolos hacia las  cargas de los iones . (Dibujo) [pic 1]

El Acetato de Plomo( Pb(ch3coo)2) es un compuesto iónico originado por la transferencia de electrones existente entre un anión acetato (ch3coo-) y un catión de plomo ( Pb+2) ( reacción 2), también al ser un solido ionico,posee una estructura cristalina, celda unitaria y una energía de red asociada, nuevamente  las moléculas de H2O vence la energía de red y penetra la estructura cristalina separando a los iones involucrados y rodeándolos, orientando sus dipolos con las cargas respectivas de cada ion y es por esto que es un sólido soluble.

‘’La solubilidad de una sustancia puede verse afectada por el efecto de la polaridad y fuerzas intermoleculares, temperatura ,presión y presencia de otras sustancias’’4( )  El bórax es un mineral , con una fórmula química Na2B4O7 • 10H2O, es un compuesto ionico,soluble en agua, en el cual el dipolo de  las moléculas de agua interaccionaran con el ion Na +2 y el ion B4O7 2--, de la misma forma en la que interacciona con el Acetato sódico y el acetato de plomo (II),experimentalmente el bórax fue soluble parcialmente en agua a temperatura ambiente ‘’fria’’,se  necesito de un aumento de la temperatura para disolver el sólido completamente, debido  a que ‘’ la temperatura afecta la rapidez y grado de solubilidad. Al aumentar la temperatura se favorece el movimiento de las moléculas en solución y con ello su rápida expansión. Además, una temperatura elevada hace que la energía de las partículas del sólido, moléculas o iones sea alta y puedan abandonar con facilidad la superficie, disolviéndose. ’’ 5 Química general  parsons).

 La Caolinita es un mineral arcilloso en el cual existe un enlace covalente la formula de la caolinita es Al2 (si2O5) (OH)4, con una estructura de silicato laminar sencilla formada por dos capas, la cual ‘’ la capa tetraédrica de sílice, representada por (Si2O5)-2, esta siendo neutralizada eléctricamente por una capa adyacente de Al2 (OH)4 +2. ’’ 6    ,el cual es un sólido parcialmente insoluble en agua tanto fría y caliente, y la única interacción que posee el agua con el sólido es la hidratación del mismo.

‘’La energía reticular se relaciona con algunas propiedades de los sólidos, a mayor energía, mayor dureza y  punto de fusión  de  los mismos, el  radio  de  los  átomos  tiene  un  papel  importante,  porque  si  consideramos  los  óxidos  . Lo que ocurre en esos casos es que el modelo iónico, que trata solo de las interacciones electrostáticas, no cubre el carácter covalente que toda sustancia tiene, incluso las más iónicas. Esta falla se nota en los enlaces de los elementos  de  transición  más  cercanos  al  grupo  13,  a los  que  se  les  llama  por  este  motivo:  “enlaces  de tránsito”, porque transitan entre el iónico y el covalente. El problema con esto es que no se puede trazar una línea entre lo que es iónico y lo que no es, lo que  se puede  hacer  es  calcular  qué  tanto  se  aleja  un  compuesto  del  enlace  iónico,  o  cuánto  carácter  covalente tiene  su  enlace ‘’ 5 (Parsons).

Esto se traduce a la atracción que  pueden sufrir las nubes electrónicas por parte de los núcleos, en los aniones se le dice polarizabilidad y en los cationes poder polarizante. Las Reglas de Fajans  permiten ‘’determinar de forma aproximada el carácter covalente de un enlace iónico. ‘’Para ello relacionan el carácter covalente de un enlace con la polarización de los electrones del anión.

Las reglas de Fajans son tres:

Regla 1: Cuanto más polarizante es el catión, mayor será el carácter covalente del enlace. El poder polarizante (de deformar) de un catión aumenta al aumentar la relación q/r (potencial iónico).

Regla 2: Cuanto más polarizable es el anión, mayor será el carácter covalente del enlace. La polarizabilidad del anión aumenta al aumentar el tamaño y la carga (facilidad para ser deformado).

Regla 3: La polarización del enlace (y por lo tanto el carácter covalente) aumenta cuando el catión no tiene configuración de gas noble. Esto se da en los metales de transición (grupos 3 – 12) y en las tierras raras (lantanoides y actinoides) debido a que sus orbitales dy f se extienden lejos del núcleo (son más grandes) y por tanto son más fáciles de polarizar, ya que están menos atraídos por el núcleo .’’ 7 http://quimicaorganicaexplicada.com/las-reglas-de-fajans/

Ademas cuando más grande es el anion, mas covalente y entonces menos soluble en agua, y cuanto más pequeño sea el catión, mas polarizante, mas covalente y entonces menor punto de fusión.

 El Oxido de cinc (ZnO)es un compuesto ionico,por tener una  diferencia de electronegatividad entre ambos iones,por lo tanto se hablaría de la existencia de un enlace ionico,pero es parcialmente insoluble en agua tanto fría como caliente, esto se debe a que  si  se observa la diferencia de tamaño de radio de los iones, el Zn 2+ es un catión de radio pequeño(83picometros) y altamente cargado positivamente y el O2- es un anion  altamente  cargado negativamente con un radio más o menos grande( 140 pico metros), si se le compara con el radio del catión Zn2+ y el Zn es un elemento de transición, así cumpliéndose las 3 reglas de fajans, es decir, cuando un anión grande se acerca a un catión pequeño, su nube electrónica no sólo es atraída por el núcleo sino también por la carga del catión,  causando una deformación de su nube electrónica, polarizándolo por el pequeño tamaño del catión, la polarización y el par electrónico de enlace está más compartido por los átomos enlazados que en el caso de los compuestos iónicos, dando lugar a un enlace covalente o Iónico con carácter covalente. Para el caso del Cloruro de estaño 2  hexahidratado (SnCl2 * 6h2o) también puede explicarse mediante las reglas de fajans 1 y 2, debido a que también es un compuesto iónico con carácter covalente, por lo cual fue parcialmente soluble en agua fría y caliente, debido a la polarización del Cl- al ser un anion de gran tamaño (181 pico metros) que ejerce el Sn 2+ que es un catión de  un pequeño tamaño (71 pico metros).

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