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Flúor F Sodio Na

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Academic year: 2018

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TEMA 14 – ENLACE IÓNICO – ENLACE METÁLICO.

1. ¿Por qué se unen los átomos?.

Átomos

Se unen

Buscando estabilidad

Agregados

Atómicos

• Cristales.

• Moléculas.

Iónicos.

Covalentes.

Metálicos

 Inicialmente los átomos no interactúan.

A medida que se acercan actúan las fuerzas de atracción electrostáticas y la energía del sistema disminuye.

Cuando la distancia interatómica es menor comienzan a manifestarse las fuerzas repulsivas lo que hace que la energía aumente hasta valores positivos.

A la distancia de equilibrio las fuerzas atractivas son máximas y las repulsivas mínimas. A esta distancia se le denomina

distancia de enlace.

Curva de inestabilidad de Morse

(2)

2

Concepto de electrovalencia

•Se llama electrovalencia al número de electrones intercambiados cuando dos elementos se unen para formar un enlace

Cuando reaccionan entre sí, los átomos pierden o ganan los electrones necesarios para adquirir la estructura de un gas noble, con 8 e- en la

última capa (regla del octeto de W. Kossel)

Ejemplos:

Nº atómico =

Configuración electrónica=

9

1s2 2s2 2 p5

Falta un e- para el octeto Electrovalencia = -1

Nº atómico =

Configuración electrónica=

11

1s2 2s2 2 p6 3s1

Sobra un e- para el octeto

Electrovalencia = +1 Flúor F

Sodio Na

(3)

3

2. El Enlace Iónico.

E I

AE

Na

1 s

2

2 s

2

2 p

6

3 s

1

Cl

1 s

2

2 s

2

2 p

6

3 s

2

3p

5

Na

+

1 s

2

2 s

2

2 p

6

Cl

-

1 s

2

2 s

2

2 p

6

3 s

2

3p

6

e-

Unión por fuerzas electrostáticas

El enlace iónico tiene lugar entre elementos de muy distinta electronegatividad

Los compuestos iónicos son sólidos formados por redes tridimensionales de iones.

La fórmula de un compuesto iónico, solo indica la proporción en la que se encuentran los iones para que exista neutralidad

eléctrica en el cristal (fórmula empírica), pero no la cantidad de los mismos.

Ejercicio propuesto:

1. El corindón (rubí o zafiro), que en la escala de Mohs solamente es superado en dureza por el diamante, es una sustancia iónica formada por átomos de aluminio y oxígeno.

(4)

4

3. La Energía Reticular.

Na

(g)

Cl

(g)

+ 1 e

Na

(g) +

Cl

(g)

-EI

AE

Unión iones

U

Na

(g)

Cl

(g)

+ 1 e

Na

(g) +

Cl

(g)

-EI

AE

Unión iones

U

5,14 eV

- 3,75 eV

- 7,94 eV

Energía reticular

es la energía desprendida al formarse un cristal a partir de sus iones.

0 2 1

d

q

q

K

U

 

n

d

A

N

e

Z

Z

U

A

1

1

(5)

5

La ordenación de los iones para formar el cristal supone una liberación de energía denominada energía reticular U.

Los compuestos iónicos son más estables cuanto mayor (valor absoluto) sea su energía reticular

La energía reticular es inversamente proporcional a la distancia interiónica d0

0 2 1

d

q

q

K

U

En los compuestos iónicos cada ión positivo se rodea del mayor número de iones negativos y viceversa, alcanzando un equilibrio entre las fuerzas atractivas y repulsivas, originando cristales

.

(6)

6

4. Las Redes Iónicas.

Estructura

Red Iónica

Depende

- Diferencia tamaño de los iones + y -

- Carga de los iones.

Índice de Coordinación

: Es el número de iones de un mismo signo que rodean a otro de signo contrario y se sitúan a una distancia mínima.

Tipos de redes

- Diferencia tamaño de los iones + y -

- Cúbica centrada en el cuerpo. I.C. = 8 CsCl

- Cúbica centrada en las caras. I.C. = 6 NaCl - Tetraédrica. I.C. = 4 ZnSl - Red tipo Fluorita. I.C. = 8:4 CaF2 SrF2 BaCl2

(7)

7

Red cúbica centrada en el cuerpo

Red cúbica centrada en las caras Red tetraédrica

Red de la fluorita CaF2

I.C. = 8:8

I.C. = 8:4

(8)

8

Red tipo rutilo TiO2

(9)

9

5. Ciclo de Born - Haber.

Es una descripción del proceso de formación de una red iónica desde un punto de vista termodinámico. Permite calcular cualquiera de las magnitudes que aparecen tanto en el proceso de formación directo como en el parcial.

Ejemplo: Formación de un cristal de NaCl

NaCl (cristal)

Cl-+Na+

(gas)

La energía total se conserva

(10)

10 Ejercicios propuestos:

3. Represente el ciclo de Bon-Habber para el fluoruro de litio.

4. Calcule el valor de la energía reticular del fluoruro de litio sabiendo:

Entalpía de formación del LiF(s) = - 594,1 Kj / mol

Energía de Sublimación del litio = 155,2 Kj / mol

Energía de disociación del F2 = 150, 6 Kj / mol

Energía de ionización del litio = 520,0 Kj / mol

Afinidad electrónica del fluor = -333,0 Kj /mol

5. Escriba el ciclo de Bon-Habber para el cloruro potásico.

6. :

a) ¿Qué se entiende por energía reticular?.

b) Represente el ciclo de Born-Haber para el bromuro sódico?.

c) Exprese la entalpía de formación ΔHf0 del bromuro de sodio en función de

(11)

11

6. Propiedades de los Compuestos Ionicos.

Muchas propiedades están relacionadas con la Energía Reticular de la red cristalina.

Son sólidos a temperatura ambiente. Redes tridimensionales iónicas con fuertes enlaces electrostáticos.

Compuesto NaF NaCl NaBr NaI

Carga de los iones 1 1 1 1

d0(Å) 2,31 2,81 2,98 3,23

Temperatura de fusión (ºC) 988 801 740 660

Coeficiente de dilatación (ºC-1) 39.10-6 40.10-6 43.10-6 48.10-6

Carga iones.

Tamaño iones

La Tp. de fusión Dureza

Coefic. Dilatación

0 2 1

d

q

q

K

(12)

12

Relación entre la energía reticular y la dureza de un compuesto

Problema: Explica la disminución de la dureza en los siguientes compuestos:

Solución: El óxido de Berilio es un cristal covalente y su dureza es mucho mayor que el resto. Para los demás compuestos, El anión es el mismo (O-2) y la carga

del catión es la misma (+2)

BeO MgO CaO SrO BaO

Dureza (escala de

Mohs)

9,0 6,5 4,5 3,5 3,3

Radio de los cationes: RBe < RMg < RCa <RSr < RBa La energía reticular disminuye al aumentar el radio:

U (BaO) < U (SrO) < U (CaO) <U (MgO)

La dureza es directamente proporcional a la energía reticular U

(13)

13

La fractura origina pequeños cristales cuya forma (hábito) depende de la red cristalina.

En estado líquido si conducen la electricidad. (Los iones pueden moverse). En estado sólido no conducen la electricidad. (Los iones están fijos) .

Se disuelven en disolventes polares como el agua.

Las moléculas de agua se interponen entre los iones de la red y

apantallan las fuerzas de Coulomb entre los iones que quedan libres.

Iones hidratados

La solubilidad de un compuesto iónico depende de la energía reticular y de otros factores como la energía de hidratación de los iones. El criterio más adecuado para deducir la solubilidad consiste en que cuanto mayor es la diferencia de

(14)

14

Ejercicio propuesto:

7. Teniendo en cuenta la energía reticular de los compuestos iónicos, conteste razonadamente:

a) ¿Cuál de los siguientes compuestos tendrá mayor dureza: LiF o KBr?.

b) ¿Cuál de los siguientes compuestos será más soluble en agua: MgO o CaS ?.

8. Supongamos que los sólidos cristalinos CsBr, NaBr y KBr cristalizan con el mismo tipo de red.

a) Ordénelos de mayor a menor según su energía reticular. Razone la respuesta.

(15)

15

7. Enlace Metálico.

Este tipo de enlace se presenta en la mayoría de los elementos del sistema peródico (metales). Para que se produzca un enlace metálico son necesarias, aunque no suficiente dos condiciones:

El elemento debe tener orbitales desocupados.

Sus átomos deben tener baja energía de ionización.

Teoría de la nube electrónica

Cada átomo metálico deja en libertad algunos de sus electrones formándose un conjunto de iones positivos y un “gas o nube de electrones”. Los iones

positivos se compactan colocándose en los nodos de una red cristalina rodeados de la nube de electrones. La atracción entre los iones y el “gas electrónico” da cohesión al cristal.

• • • •

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

• • • •

• • • •

• • • • •

• • • •

(16)

16

Cúbica centrada en el cuerpo

Hexagonal compacta

Cúbica compacta

Propiedades de los metales

Brillo intenso

Conductividad eléctrica

Capacidad de los electrones de la

nube para captar y emitir energía

electromagnética

Gran movilidad de los e

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17

Conductividad térmica

Se debe a la facilidad de movimiento de

los electrones de la nube electrónica.

Tenacidad. Los metales

son muy tenaces.

Una deformación brusca no provoca

enfrentamientos de cargas opuestas.

Aunque los cationes se desplacen,los e- de la red amortiguan la fuerza de repulsión entre ellos

Red de un metal

Por el contrario, en los Compuestos iónicos este desplazamiento produce la fractura del cristal al quedar enfrentados iones del mismo signo

(18)

18

Maleabililidad y

ductilidad

Se pueden estirar en hilos

o extender en láminas

Temperaturas de fusión

y ebullición muy variadas

Dependen de la fuerza de atracción entre la nube de e- y los iones positivos. Esta

fuerza aumenta al disminuir el tamaño de los iones y al aumenta el número de

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