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CQU 110 – QUÍMICA UNIDAD I CLASE 2 Configuración Electrónica, Enlace Químico y Polaridad. Instituto de Ciencias Naturales RESULTADO...

CQU 110 – QUÍMICA UNIDAD I CLASE 2 Configuración Electrónica, Enlace Químico y Polaridad. Instituto de Ciencias Naturales RESULTADOS DE APRENDIZAJE Los resultados de aprendizaje de esta sesión son: Analizar los conceptos teóricos de la estructura de la materia y atómica, los tipos de enlaces químicos y la polaridad de las moléculas, mediante representaciones gráficas y ejercicios teóricos. Facultad Instituto de Ciencias Naturales Escuela CONTENIDOS Desarrollaremos los siguientes contenidos: ✓ Configuración electrónica de elementos de interés biológico como: C, P, N, O, H, S, Na, Li, K, Ca, Ba, Mg, F, Cl, Br, I. ✓ Tabla Periódica, clasificación de elementos en grupos y períodos. ✓ Regla del Octeto. ✓ Enlace Químico: Iónico y Covalente. ✓ Polaridad de las moléculas. Instituto de Ciencias Naturales Configuración electrónica Niveles (1-7) 2 e- 8 e- 18 e- 32 e- 32 e- 18 e- 8 e- Subniveles de energía (s,p,d,f) https://docer.com.ar/doc/nxs8cvn Niveles y subniveles Subnivel N° orbitales N° electrones s 1 2 p 3 6 d 5 10 f 7 14 CQU110 Configuración electrónica Es la forma en que los electrones se distribuyen entre los diversos orbitales de un átomo. Orden de llenado: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p Regla de las diagonales Configuración electrónica completa https://www.portaleducativo.net/biblioteca/diagrama_moller.jpg 1s2 2s22p6 3s23p6 4s23d104p6 5s24d105p6 6s24f145d106p6 7s25f146d107p6 Sitio orden de llenado interactivo http://www.educaplus.org/play-75-Energ%C3%ADa-de-los-orbitales.html http://www.educaplus.org/play-73-Configuraci%C3%B3n-electr%C3%B3nica.html CQU110 Configuración electrónica 2 2 3 1s2 2s22p6 3s23p6 4s23d104p6……..7p6 7 N: 1s 2s 2p 8 O: 1s2 2s2 2p4 9 F: 1s2 2s2 2p5 El último nivel de energía se llama nivel de valencia y corresponde al período de la Tabla Periódica (línea horizontal o fila). Ejemplo: El nivel 2 (período 2). El número total de electrones en el último nivel de energía indica el grupo de la tabla periódica (línea vertical o columna) en que se encuentra el átomo. Por ejemplo para el flúor se tiene: 2e- (del s) + 5e- (del p) = 7e- valencia Elemento Período Grupo 7 N 2 VA Grupo VII A en la Tabla Periódica 8 O 2 VI A 9 F 2 VII A CQU110 Tabla Periódica Ubicación para N, O y F Tabla Periódica. https://www.oas.org/ext/Portals/14/EasyDNNnews/1167/Image.jpg CQU110 Principales diferencias entre metales y no metales Propiedades Cu físicas Propiedades químicas Ag P4 I2 http://www2.inecc.gob.mx/publicaciones2/libros/459/images/cap2_c7.gif CQU110 Clasificación de los elementos En la tabla periódica hay 7 filas horizontales, llamadas períodos y 18 columnas denominadas grupos o familias. Los elementos de los grupos A se conocen como Representativos. Los elementos de los grupos B se denominan Metales de transición. Grupo Familia IA Metales alcalinos Sodio Magnesio Aluminio II A Metales alcalinotérreos III A Térreos IV A Grupo del carbono VA Grupo del nitrógeno Carbono Nitrógeno VI A Grupo del oxigeno Oxígeno. VII A Halógenos VIII A Gases nobles Yodo Helio CQU110 Complete el siguiente cuadro Configuración electrónica completa 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 Conf. Electrónica Elemento Conf. Electrónica global Kernel Grupo Período 13 Al 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 19 K 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 38 Sr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 50 Sn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p2 Para realizar la configuración electrónica de Kernel se debe trabajar con los gases nobles: [2He], [10Ne], [18Ar], [36Kr], [54Xe] CQU110 Nivel de valencia y electrones de valencia Los electrones se distribuyen y ordenan en los distintos niveles de energía (del 1 al 7). El último nivel corresponde al nivel de valencia, y los electrones presentes en este nivel participan en la formación del enlace químico. Los electrones totales que hay en el último nivel de energía, se denominan electrones de valencia y corresponden al Grupo del elemento en la Tabla Periódica. Ejemplo: Grupo del é de valencia elemento 11Na: 1s2 2s2 2p6 3s1 Periodo del nivel de valencia elemento De acuerdo al ejemplo, el Na pertenece al: Periodo 3 y al Grupo I A de la tabla periódica. https://med.se-todo.com/pars_docs/refs/5/4137/4137_html_50d142b.jpg CQU110 Electrones de valencia Los electrones de valencia se dividen en dos tipos: ❖ Electrones apareados, los cuales determinan la polaridad en una molécula, sólo si el par de electrones está en el átomo central. ❖ Electrones desapareados, los cuales participan en la formación del enlace químico. Electrones apareados Electrones desapareados CQU110  Estructura electrón punto de Lewis Representación gráfica que dibuja los electrones del último nivel de energía (electrones de valencia) como puntos alrededor del símbolo del elemento. Grupo = cantidad de electrones en el último nivel, es decir la cantidad de puntos alrededor del átomo. http://images.slideplayer.es/2/148511/slides/slide_3.jpg CQU110 Regla del Dueto y del Octeto Al formar compuestos, los átomos ganan, pierden, o comparten electrones para rodearse de 2 u 8 electrones de valencia (electrones del último nivel) según corresponda. Ácido cianhídrico (HCN) Dióxido de carbono (CO2) https://rachelleogyaz.blogspot.com/2019/0 6/28-lewis-dot-diagram-for-hcn.html Tetracloruro de carbono (CCl4) CQU110  ENLACE QUÍMICO Es la fuerza que mantiene unidos a los átomos y en su formación participan los electrones del último nivel de energía (electrones de valencia). El enlace químico se clasifica en: https://slideplayer.es/slide/10767457/38/images/12/3.%20Tipos%20de%20enlace%20El%20enlace%20qu%C3%ADmico%20se%20clasifica%20en:%20I%C3%B3nico%20Covalente.jpg CQU110 ¿Qué es la electronegatividad? La electronegatividad, es una medida de la capacidad de un átomo para atraer hacia sí los e- de otro átomo en un enlace químico. https://medium.com/@ScienceBooks/electronegativity-78cffd00d6b5 https://www.expii.com/t/electronegativity-definition-overview-8372 ELECTRONEGATIVIDAD, ELEMENTOS REPRESENTATIVOS https://www.nagwa.com/en/explainers/896120791760/ http://images.slideplayer.es/17/5393840/slides/slide_8.jpg CQU110 TIPOS DE ENLACES ENLACE IÓNICO: Se produce por la atracción mutua de partículas de carga eléctrica opuesta, participa un metal que cede sus e- de valencia (GIA, GIIA) y un no metal que acepta e- (GVIA y GVIIA). Con gran diferencia de electronegatividad. Δ E.N. > 1,7 1s22s22p63s1 1s22s22p6 3s23p5 http://2.bp.blogspot.com/-5qY9q7DKEB8/Va_lM2qC9SI/AAAAAAAAXKE/N7w- wIXv41U/s320/Enlace%2BI%25C3%25B3nico.png http://www.educarchile.cl/UserFiles/P0001/Image/Mod_2_contenidos_estudiant es_ciencias_quimica/Quimica_cambio_1.jpg https://www.nagwa.com/en/videos/293196780364/ CQU110 COMPUESTOS IÓNICOS ✓ Son sólidos a temperatura ambiente. ✓ Se disuelven fácilmente en agua. ✓ Presentan altos puntos de fusión y ebullición. ✓ Conducen la electricidad sólo en solución o fundidos. ✓ Forman redes cristalinas de gran estabilidad. ✓ Al disolverse en agua se disocian. http://lh6.ggpht.com/zZrB6u4G4yM/VBBpDgCTJhI/AAAAAAAAZPU/ar4rfSg48R 4/compuesto%252520ionico%25255B5%25255D.jpg?imgmax=800 http://images.slideplayer.es/2/5544838/slides/slide_2.jpg CQU110 Enlace covalente Al formar compuestos covalentes los átomos comparten electrones (normalmente entre dos no metales) para rodearse de 2 u 8 electrones de valencia (adquieren la configuración electrónica de un gas noble) según corresponda. Los enlaces covalentes se clasifican en polares y apolares. Compartir un par de electrones (A-B) se denomina enlace covalente simple. Compartir dos pares de electrones (A=B) se denomina enlace covalente doble. Compartir tres pares de electrones (AB) se denomina enlace covalente triple. Par de electrones no compartidos ( A ). Dióxido de carbono (CO2) Ácido cianhídrico (HCN) https://rachelleogyaz.blogspot.com/2019/0 Tetracloruro de carbono 6/28-lewis-dot-diagram-for-hcn.html (CCl4) CQU110  ENLACE COVALENTE APOLAR Consiste en la compartición igual de los electrones enlazantes entre dos átomos, por lo que no surgen polos permanentes. ΔE.N = 0 Cl2 H2 https://www.celeberrima.com/enlace-covalente-no- https://claseslive.com/educacion/quimica/enlace-covalente-no-metales-que-comparten- polar-definicion-y-ejemplo/ electrones/ Se presenta cuando se unen átomos idénticos o átomos de igual electronegatividad. EN H = 2,1.... F2 :F F: N2 :N N: PH3 EN P = 2,1.... EN F = 4,0 EN N = 3,0 ΔE.N = 4,0 – 4,0 = 0 ΔE.N = 3,0 – 3,0 = 0 ΔE.N = 2,1 – 2,1 = 0 Ejemplo: H2, Cl2, O2, N2, F2, I2, Br2, O3, S8, P4, PH3, NCl3 CQU110 ENLACE COVALENTE POLAR 0 < ΔE.N  1,7 Electrones compartidos Surge entre átomos de elementos con diferentes electronegatividades, donde la compartición del par electrónico +..- enlazante es desigual, esto es debido a EN H = 2,1 H F:.. EN F = 4,0 que uno de los átomos es más electronegativo que el otro. Por tal ΔE.N = 4,0 – 2,1 = 1,9 motivo la distribución de carga en la https://cl.pinterest.com/pin/understanding-polar- Excepción: A pesar de presentar ΔEN > 1,7 molécula resulta asimétrica, covalent-bonds--25051341667599163/ este enlace corresponde a uno del tipo produciendo un pequeño dipolo covalente polar, ya que para formar un eléctrico con una región (+) y otra (-). enlace iónico un átomo debe ser exclusivamente metal y el otro no metal. En Por ejemplo: H-Cl, H-O, N-H. este caso H y F son no metales. - + CQU110 POLARIDAD DE ENLACE Entre más grande sea la diferencia de electronegatividad (ΔEN, en valor absoluto, es decir sin signos  ) entre dos átomos generalmente no metálicos enlazados; más polar es el enlace. ΔE.N = 3.5 – 2.1 = 1.4 CQU110 Aplicación Responda las siguientes preguntas e indique el tipo de enlace según corresponda (iónico o covalente): KCl, CCl4, PH3, MgF2, HF, CF4, NH3 EN: K = 0,8 Mg = 1,2 C = 2,5 H = 2,1 F = 4,0 Cl = 3,0 P = 2,1 N = 3,0 a) ¿Cuáles de estos compuestos presentarán enlaces covalentes apolares. Fundamente. b) ¿Cuáles compuestos presentarán enlaces covalentes polares? Explique. c) ¿Cuáles compuestos presentarán enlaces iónicos? Explique. d) ¿Cuál será el enlace con mayor carácter polar? Explique. Recuerde: Si: Δ E.N. > 1,7 Enlace iónico (entre un metal del GIA y IIA con un no metal del GVIA y VIIA). 0 < Δ E.N. ≤ 1,7 Enlace covalente polar (entre dos no metales). Δ E.N. = 0 Enlace covalente apolar. CQU110 POLARIDAD MOLECULAR Las moléculas unidas por enlaces covalentes pueden ser: Polares: Existe una distribución No polares: Existe una asimétrica de los electrones, la distribución simétrica de los molécula posee un polo + y uno e-, produciéndose una – o un dipolo. molécula sin dipolo. http://m.brasilescola.com/quimica http://www.quimitube.com + - - + N2 Cl2 HI HCl https://es.dreamstime.com/icono-de-mol%C3%A9cula-yoduro- https://es.dreamstime.com/icono-de-mol%C3%A9cula-cloruro- https://www.alamy.com/stock-photo-chlormolekl-cl2-chlorine-molecule- https://www.alamy.es/imagenes/mol%C3%A9culas-de- hidr%C3%B3geno-sobre-fondo-blanco-ilustraci%C3%B3n-del- hidr%C3%B3geno-sobre-fondo-blanco-ilustraci%C3%B3n-del- cl2-29433438.html nitr%C3%B3geno.html vector-image168335629 vector-image168335688 CQU110 Molécula Polar Amoniaco NH3 Por ejemplo: Agua H2O - + El oxígeno es más electronegativo que el + hidrógeno y posee dos pares de + electrones sin compartir. Esta asimetría en la distribución de las cargas en cada - uno de los enlaces O-H, confiere a éstos una cierta polaridad eléctrica. Es decir, el átomo O se encuentra sobrecargado + + negativamente, en tanto que los dos átomos de hidrógeno aparecen cargados positivamente, aun cuando la molécula en su conjunto sea eléctricamente neutra. Ácido Sulfhídrico H2S CQU 110 Molécula Apolar Tetracloruro de Carbono Por ejemplo: Dióxido de carbono CO2 O =C = O - APOLAR - - - - - + https://www.vedantu.com/question-answer/the-dipole-moment-of-co2-is-zero-which- implies-class-11-chemistry-cbse-5f7ea42f87969e736558a4ce Trifluoruro de Boro BF3 El enlace C-O es polar, ya que el oxígeno es - más electronegativo que el carbono, por lo tanto la densidad electrónica esta desplazada hacia los oxígenos en la molécula, por lo tanto + las fuerzas se anulan y la molécula apolar. - - CQU 110 Moléculas polares y apolares Polares Apolares ❖Se disuelven fácilmente en agua. ❖Se disuelven fácilmente en disolventes ❖Si existe una gran separación de cargas apolares. entre sus átomos cuando se encuentran en ❖No conducen la electricidad. soluciones acuosas, estas conducen la electricidad (normalmente compuestos iónicos). ❖ Pueden ser electrólitos fuertes y débiles Electrolitos si conducen NO conducen, No electrolitos http://vivi-quimica2.blogspot.com/2011/02/enlace-quimico.html CQU110 Resumen polaridad de las Moléculas Átomos iguales MOLECULA APOLAR SÓLO DOS ÁTOMOS Átomos diferentes MOLÉCULA POLAR Átomos vecinos Molécula constituida por MOLÉCULA APOLAR iguales Átomo central sin pares de electrones libres Átomos vecinos distintos MOLÉCULA POLAR MÁS DE DOS ÁTOMOS Átomo central con pares de electrones MOLÉCULA POLAR libres  Actividad de cierre Indique a qué tipo de enlace (covalente apolar, covalente polar e iónico) corresponden las siguientes características. Requisitos de contenido para archivo de PowerPoint en aula virtualCaracterísticas Tipo de enlace formado entre dos No metales de igual electronegatividad 0 < ∆EN ≤ 1,7 formado entre un metal (IA o IIA) y un No metal (VIA o VIIA) no genera dipolo, ni atracción de cargas opuestas ∆EN > 1,7 formado entre dos No metales de distinta electronegatividad atracción de cargas opuestas ∆EN = 0 genera dipolo Facultad Instituto de Ciencias Naturales Escuela  Referencias Bibliográficas ❑ Atkins Jones, Principios de Química, Quinta Edición, 2012. ❑ Brown Theodore L. y otros. Química La Ciencia Central, Pearson Educación, 2009. Requisitos de contenido para archivo de PowerPoint en aula ❑ Brown virtual Theodore L. y otros. Química La Ciencia Central, Pearson Educación, 2014. Webgrafía asociada a la clase ¿Qué información nos entrega la tabla Periódica? Interactiva. http://www.educaplus.org/play-188-Tabla-peri%C3%B3dica.html Configuración Electrónica http://www.educaplus.org/play-73-Configuraci%C3%B3n-electr%C3%B3nica.htm Facultad Instituto de Ciencias Naturales Escuela ELABORADO por Equipo de Química. ACTUALIZADO por: Miguel Toro Sazo LÍDER ACADÉMICO: Miguel Toro Sazo