Enlace Ionico

En Química, un enlace iónico o electrovalente es la unión de átomos que resulta de la presencia de atracción electrostática entre los iones de distinto signo, es decir, uno fuertemente electropositivo (baja energía de ionización) y otro fuertemente electronegativo(alta afinidad electrónica). Eso se da cuando en el enlace, uno de los átomos capta electrones del otro. La atracción electrostática entre los iones de carga opuesta causa que se unan y formen un compuesto químico simple, aquí no se fusionan sino uno da y otro recibe.

Dado que los elementos implicados tienen elevadas diferencias de electronegatividad, este enlace suele darse entre un compuesto metálico y uno no metálico. Se produce una transferencia electrónica total de un átomo a otro formándose iones de diferente signo. El metal dona uno o más electrones formando iones con carga positiva o cationes con una configuración electrónica estable. Estos electrones luego ingresan en el no metal, originando un ion cargado negativamente o anión, que también tiene configuración electrónica estable. Son estables pues ambos, según la regla del octeto o por la estructura de Lewis adquieren 8 electrones en su capa más exterior (capa de valencia), aunque esto no es del todo cierto ya que contamos con varias excepciones, la del hidrógeno (H) que se llega al octeto con 2 electrones, el berilio(Be) con 4 ,el aluminio (Al) y el boro (B) que se rodean de seis.

Los compuestos iónicos forman redes cristalinas constituidas por iones de carga opuesta, unidos por fuerzas electrostáticas. Este tipo de atracción determina las propiedades observadas. Si la atracción electrostática es fuerte, se forman sólidos cristalinos de elevado punto de fusión e insolubles en agua; si la atracción es menor, como en el caso del NaCl, el punto de fusión también es menor y, en general, son solubles en agua e insolubles en líquidos apolares, como el benceno.

Algunas características de este tipo de enlace son:

• 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 pila del circuito y por ello éste funciona.

http://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_i%C3%B3nico

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, lo podemos observar en las tuberías, en la herrería y es relevante en las industrias de la construcción y marítima, ya que ésta última tiene un gasto de millones de pesos al año para combatirla. La oxidación también tiene que ver con la combustión que usas a diario al calentar alimentos en la estufa ó el agua para bañarte, así como la que ocurre en el motor de los automóviles y, en la síntesis de algunos medicamentos.

Reacciones de oxigeno.
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.
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 metálicos y no metálicos en presencia de oxígeno y con el auxilio de la energía calorífica. A continuación se muestra un ejemplo de cada uno de estos.
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.

Reacción con no metales.

Todo cambio químico puede ser descrito a través de una ecuación que nos muestra las transformaciones  que ocurren cuando interactúan dos o más sustancias entre sí. 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, en el caso de su valencia de menor valor; en la otra posibilidad cuando la valencia de intercambio del carbono es la mayor, forma el dióxido de carbono. En ambas reacciones hay desprendimiento de energía, el producto de estas reacciones son óxidos no metálicos.

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:

Fórmulas de óxidos metálicos                     

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

Consulta la tabla periódica para observar su valencia (recuerda que algunos de los elementos tienen dos
valencias, elige una) y de acuerdo a su valor combínala para obtener la fórmula del óxido correspondiente. También presta atención en:

1. El subíndice (repasa el intercambio de valencias).
2. Para el nombre recuerda que se utiliza la palabra genérica “óxido” seguida de la preposición “de” y el nombre del metal con la valencia (entre paréntesis y en números romanos). Revisa el ejemplo que te damos del óxido de cobalto.
3. Coloca la fórmula y el nombre en los cuadros correspondientes (escribe los subíndices con números normales. Ejemplo: CO2 quedaría como "CO2").
4. Al concluir da clic en el botón Verificar para que compares tus respuestas.

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.

Hidróxidos y ácidos.

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

 Entrecruza las valencias y arrastra la opción correcta al lugar que corresponde.

 Una vez que hayas terminado de arrastrar las valencias, podrás consultar la retroalimentación que aparecerá de forma automática.

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.

Óxidos metalicos

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-.

Cuando el metal presenta más de una valencia se nombran con la palabra genérica óxido seguida de la preposición de y después el nombre del metal, escribiendo entre paréntesis con número romano el valor de la valencia, por ejemplo:

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, por ejemplo:

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, por ejemplo:

Cuando el no metal presenta más de dos valencias como es el caso del cloro 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, por ejemplo:

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, por ejemplo:

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

Una de las principales aplicaciones de las bases o hidróxidos es en la fabricación de los jabones que usamos a diario en casa. 

Nomenclatura Stock

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

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, por ejemplo:

Nomenclatura IUPAC

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

Para aprender a escribir los modelos o las fórmulas de los hidróxidos con facilidad, puedes acudir a un recurso didáctico sencillo: combinar directamente el metal en forma de ion positivo con el radical hidroxilo con valencia 1-  (OH)1-, como se muestra a continuación:

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.
Estos tipos de compuestos son los que producen la lluvia ácida, ya que son productos de desecho de la industria y de vehículos de combustión interna (automotores), debido a que se combinan con la humedad y agua del ambiente.

 

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.
Por ejemplo, para formar los ácidos correspondientes del carbono, se parte de su óxido o anhídrido en presencia de agua, reaccionan y se produce:

Nomenclatura IUPAC

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

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.  Por ejemplo:

Nomenclatura tradicional e IUAPAC

En este caso convergen la nomenclatura clásica o tradicional y la de IUPAC, 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, por ejemplo:

 Balanceo

El balanceo consiste en igualar el número de átomos de cada elemento tanto en los reactivos como en los productos, y sirve para verificar la Ley de la Conservación de la Materia (La materia no se crea ni se destruye solo se transforma).

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.

Ecuaciones, productos y balanceo

Resuelve los ejercicios que se presentan a continuación. Cuando termines da clic en el botón Comparar para ver las respuestas correctas.

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. 

http://portalacademico.cch.unam.mx/alumno/quimica1/u2/oxigeno_elementos

Modelos Atómicos

Dalton
Dalton desarrolló el primer modelo atómico basado en hechos observables, no solo en especulaciones, con los los siguientes postulados:

• Todos los elementos están formados por partículas esféricas individuales llamada átomos.
• Los átomos de un elemento son iguales, particularmente en masa. 
• Los elementos diferentes tienen átomos de masas distintas.
• Los compuestos se forman por la unión de átomos de diferentes elementos, y estos átomos permanecen indivisibles aun en el cambio químico mas violento.

Dalton calculó las masas relativas de los átomos de los elementos que conocía; para ellos identifico que el elemento que siempre participaba en menor cantidad de masa era el hidrógeno, por lo que dedujo que debía tener los átomos mas chicos. Tiempo después,  como no había una unidad suficientemente pequeña para los átomos, se invento una nueva, la unidad de masa atómica, uma. Así, el átomo de hidrógeno tenia una uma y las masas de los demas elementos se calculaban con base en los datos de masa medidos en las reacciones.

Este dato de masa relativa de cada elemento es una caracteristica muy importante de los atomos y la llamamos masa atomica.

Durante el siglo XIX el modelo de Dalton sirvió para realizar muchos calculos y predicciones con reacciones quimicas. La tabla de masas relativas de los atomos de diferentes elementos que Dalton habia calculado resultaba de gran utilidad, pero tenia algunos errores pues el creia que los atomos siempre se unian  en la proporcion mas simple posible.

Thompson

Mediante el tubo de rayos catódicos, Thompson, descubrió que en la materia habia particulas de carga negativa que podian desprenderse de los atomos para generar los fenomenos de carga estatica y la corriente electrica, y las llamó electrones. Ante este descubrimiento habia que modificar el modelo de Dalton y se podia hacer un primer intento de explicar las uniones entre atomos para formar compuestos.

Rutherford

Se dedicó a analizar que ocurria con las radiaciones, en particular con los rayos α cuando bombardeaba con ellos diversos materiales.
Para explicar por qué  las particulas α podrian atravesar los atomos de oro, Rutherford dedujo que el atomo no era una esfera solida, sino que la mayor parte de su masa se concentraba en un pequeñisimo nucleo de carga positiva, alrededor del cual giran los electrones, de tal forma que en el modelo de Rutherford, el atmo era casi puro espacio vacio. en el nucleo debia haber particulas positivas llamadas protones, y poco tiempo despues se descubrio que no estaban solos, sino acompañados de otras particulas de masa similar pero sin carga que ayudaban a estabilizar ell nucleo, a las que llamaron neutrones.

Bohr

Tras analizar la energia, la longitud de onda y la frecuencia de las diferentes ondas de luz que emitia cada elemento, llego a la conclusion de que los electrones en el atomo no pueden estar en cualquier lugar dando vueltas, sino que se mueven en regiones en las que tienen un valor determinado de energia. Bohr imaginó los atomos como un sistema solar, en el que cada orbita representaba un nivel de energia y podia tener un numero determinado de electrones; posteriormente, con el desarrollo de mas investigaciones y calculos, estas orbitas se subdividieron y cambio la idea por la de regiones o capas en las que los electrones se mueven. Cuando un atomo es calentado, sus electrones "brincan" a un nivel de energia mayor, pero luego regresan a su capa habitual. El primer salto absorbe energia; en el retorno a la region original esa libera energia y lo hace en forma de luz.
(Caamaño, 2012)
(Elizabeth Cabajal Huerta, 2010)

Electrolisis

Objetivo
Lograr la separación de los elementos que constituyen el agua (hidrógeno y oxigeno) a través de la electricidad.

Hipótesis
Para realizar la electrolisis efectivamente, necesitamos de una fuente de poder y electrodo mas conocidos como ánodo y cátodo y así separaran en sus gases: hidrógeno y oxigeno.

Material
Un recipiente de un tamaño mediano, un par de cables con caimanes a cada extremo de cada cable, grafito, agua, hidróxido de sodio, dos baterías de 9 volts.

Procedimiento
1. Llenamos el recipiente hasta su tercera parte con agua. Le agregamos, aproximadamente, 5 gramos de hidróxido de sodio.
2. Procedemos a llenar dos tubos de ensayo con esta mezcla, sumergiéndolos en ella y levantándolos lentamente con el orificio del tubo hacia abajo, tratando de no sacarlo de la mezcla.

3. Para hacer el circuito, unir las dos baterías (el lado negativo de una con el lado positivo de la otra batería), y colocar el caimán del cable negro en la entrada negativa de la entrada en la que quedo disponible, después cubrir perfectamente el metal del caimán. El caimán con el cable rojo va colocado en la entrada positiva de la otra batería que quedo disponible, el caimán debe quedar perfectamente cubierto. En cada punta de los caimanes, colocar el grafito, los cuales deberán de ser del mismo tamaño.

4. Introducir un caimán con el grafito en uno de los tubos de ensayo procurando que el agua no salga de este. Repetir esto con el otro caimán en el otro tubo de ensayo. Esperar a que haga efecto.

5. Cuando el nivel del agua este por debajo de el primer centímetro y medio del tubo de ensayo, colocar una marca. Sacar lentamente el tubo de forma vertical. Agregar un poco de agua al tubo de ensayo, hasta donde esta la marca y medir el volumen.

Observaciones y Resultados.
El volumen que obtuvimos del hidrógeno fue de 3.2 mL. Mas sin en cambio, el volumen que obtuvimos del oxigeno fue de 1.1 mL. Así que, en total obtuvimos 2.9090 mL de volumen.

Conclusión
Logramos separar los dos gases casi a la perfección, pues casi al termino de la practica, un tubo de ensayo se callo dentro del recipiente y, el agua y el gas salieron de este.

Síntesis del Agua

Objetivo.
Nuestro objetivo es lograr la formación de agua, combinando dos elementos muy importantes.

Hipótesis.
El agua es una parte fundamental para los seres vivos, y es importante conocer mejor su estructura. Para esto, realizaremos este experimento, uniendo  hidrogeno y oxigeno a traves de un poco de calor.

Material.
Recipiente grande de platico, dos tubos de ensayo, mechero, manguera, botella de vidrio de 500 ml, tapon, acido sulfurico, zinc, clorato de potacio y dioxido de manganeso.

Procedimiento.
1.   Dividir la botella en 3 partes y llenarla de agua en toda su totalidad, colocarla dentro del recipiente verticalmente sin que entre aire a la botella. Colocarle el tapon con un extremo de la manguera al tubo de ensayo, y el otro extremo colocarlo dentro de la boquilla de la botella.

2. Poner agua en un recipiente hasta llegar a los tres cuartos de su capacidad. Colocar en un tubo de ensayo acido sulfurico y zinc.

3. Esperar a que el agua dentro de la botella disminuya hasta que llegue a la segunda marca. Cuando haya llegado, apretar la manguera y cambiar el tubo de ensayo por otro que contenga clorato de potasio y dioxido de manganeso.

4. Poner a calentar la mezcla. Esperar a que el agua dentro de la botella se termine.

5. Poner verticalmente la botella y sin moverla colocarle el tapon, despues colocarla horizontalmente y quitar el tapon e inmediatamente poner cerca de la boquilla un cerillo. Dentro de pocos segundos despues, apareceran pequeñas gotas de agua.

Observaciones.
A la hora de acercar el cerillo a la boquilla de la botella, se hizo un a especie de estallo y salio una flama.
Al momento de colocar el zinc en el acido sulfurico, hizo reaccion inmediata y consumio el agua muy rapido. El tubo de ensayo, despues de unos segundos, aproximadamente 30, se calento bastante.

Conclusion.

Pudimos formar agua sin ningun problema, aunque, la reaccion del acido y el zinc al ser muy rapida se nos paso un poco del nivel en que debiamos de retirar el tubo de ensayo de la manguera, aun asi nos salio casi a la perfeccion.