ENLACE QUIMICO Y ESTRUCTURA DE LA MATERIA

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CÓDIGO: B053/99/7424 CURSO 2002-2003

Carga docente: 7 créditos (5 teóricos + 2 prácticos) Curso: 1º, Troncal

Primer cuatrimestre Departamento: Química Inorgánica

Profesor/es: GA- Francisco Rodríguez Reinoso; GB- Juan Alcañiz Monge

OBJETIVOS

Obtener conocimientos sobre la composición de los átomos y las características de las partículas subatómicas nucleares, las leyes que gobiernan las reacciones nucleares y los efectos que producen dichas partículas. Analizar la ordenación de los electrones dentro del átomo, clasificar los elementos en función de la ordenación de sus electrones y deducir las propiedades atómicas en función de la ordenación periódica de los elementos. Clasificar las sustancias según las propiedades que presentan. Describir las teorias de enlace adecuadas para la justificación de las propiedades que muestran las sustancias covalentes. Introducir al alumno en los conceptos de enlace metálico y enlace iónico. Describir las estructuras cristalinas de los metales y de los sólidos cristalinos. Justificar las propiedades de los metales, aleaciones y sólidos cristalinos en base a las teorias del enlace metálico y del enlace electrostático, respectivamente. Introducir al alumno en la descripción del enlace de coordinación para utilizarlo en la justificación de propiedades físicas tales como el color que presentan los compuestos de los metales de transición. Analizar los tipos y fortaleza de las interacciones que se producen entre moléculas covalentes para interpretar y predecir sus Puntos de Fusión y Ebullición. PROGRAMA

1. Estructura atómica. Núcleo: estructura nuclear; estabilidad nuclear; radiactividad; ejemplos de aplicaciones. Corteza electrónica: modelos de la estructura extranuclear de los átomos.

2. Clasificación periódica de los elementos. Propiedades periódicas y no periódicas. Desarrollos significativos en la clasificación sistemática de los elementos. La Tabla Periódica moderna. Propiedades fundamentales derivadas de la estructura extranuclear: tamaño atómico; ganancia y pérdida de electrones en los átomos; propiedades magnéticas. Variaciones de: Volumen atómico. Energías de ionización. Afinidades electrónicas. Electronegatividades. Otras propiedades físicas. Propiedades químicas.

3. El Enlace químico. El enlace por pares de electrones. Teoría de repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia (T.R.P.E.V.). Teoría de enlace valencia: hibridación. Teoría de orbitales moleculares: moléculas diatómicas homonucleares, moléculas diatómicas heteronucleares, moléculas poliatómicas, Polaridad en los enlaces covalentes: momento dipolar permanente, polarización o deformación de iones.

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ENLACE QUIMICO Y ESTRUCTURA DE LA MATERIA

4. Estructuras, propiedades y enlace en sólidos metálicos. Empaquetamiento de esferas de igual tamaño: de baja densidad: red cúbica simple, cúbica centrada en el espacio. compactos: red cúbica centrada en las caras, red hexagonal compacta. Estructura de los metales cristalinos: metales s, p y d. Propiedades físicas y teorías de enlace en los sólidos metálicos: Teoría del "gas" electrónico; Teoría de bandas. Energías de unión en los sólidos metálicos.

5. Estructuras, propiedades y enlace en sólidos iónicos. Huecos catiónicos entre capas de aniones: números de coordinación (N.C.). Estructuras tipo derivadas de un empaquetamiento de aniones: cúbico simple: CsCl; hexagonal compacto: wurtzita (ZnS); NiAs; cúbico centrado en las caras: NaCl, blenda (ZnS); CaF2; Estructuras

derivadas de otras: TiO2; CdCl2; CdI2. Propiedades físicas y teorías de enlace en los

sólidos iónicos. Energía de unión en los sólidos iónicos: Energía reticular: determinación mediante un ciclo de Born-Haber; ecuación de Born-Mayer; ecuación de Kapustinskii. Consecuencias de la energía reticular: estabilidad térmica de los sólidos iónicos; solubilidad.

6. Estructura, enlace y propiedades físicas en compuestos de coordinación del bloque d. Estructuras y simetría: Indices de coordinación; ligandos representativos y nomenclatura; isomería y quiralidad. Estereoquímica de los elementos del bloque d en la formación de especies coordinadas. Estructura electrónica y enlace: Teoría del Campo Cristalino (TCC); parámetro de desdoblamiento del campo cristalino (∆); energía de estabilización del campo cristalino (EECC). Propiedades físicas: Propiedades magnéticas; color.

7. Interacciones electrostáticas débiles. Fuerzas intermoleculares. Interacciones: dipolo-dipolo, ión-dipolo, dipolo inducido-dipolo inducido, dipolo instantáneo-dipolo inducido. El enlace de hidrógeno: algunas características; tipos de enlace de hidrógeno; consideraciones teóricas; deducción de la presencia de enlaces de hidrógeno; enlace de hidrógeno en sistemas inorgánicos.

Prácticas

1. Modelos de las estructuras de metales:

- Apilamiento de láminas de esferas idénticas. Descripción de huecos octaédricos y tetraédricos.

- Empaquetamiento CÚBICO CENTRADO EN EL ESPACIO (c.c.e.). Visualización de la

celdilla unidad. Relación entre el radio de la esfera y la arista de la celdilla. - Empaquetamiento CÚBICO CENTRADO EN LAS CARAS (C.C.C.). Visualización de la

celdilla unidad. Relación entre el radio de la esfera y la arista de la celdilla.

- Empaquetamiento HEXAGONAL COMPACTO (h.c.). Visualización de la celdilla

unidad. Relación entre el radio de la esfera y las aristas de la celdilla. 2. Modelos de las estructuras de los compuestos iónicos:

- Redes iónicas: Descripción de las celdillas unidad de NaCl, CaF2 y K2O, ZnS-blenda, AsNi, ZnS-wurtzita, CsCl, Rutilo y CdCl2 y CdI2 mediante el tipo de empaquetamiento de esferas idénticas y la ocupación de huecos.

3. Propiedades relacionadas con el enlace y la estructura:

- Determinación de propiedades físicas: Punto de Fusión, Punto de Ebullición, Solubilidad.

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ENLACE QUIMICO Y ESTRUCTURA DE LA MATERIA 4. Propiedades físicas de los compuestos de coordinación:

- Preparación de algunos compuestos de coordinación sencillos y análisis del significado del color que presentan.

OBSERVACIONES

Conocimientos previos: Formulación química, Tabla Periódica. Prácticas: La asistencia a las prácticas de laboratorio es obligatoria.

Evaluación: Examen escrito al finalizar las clases que constará de un mínimo de 7 y un máximo de 10 preguntas breves y en cada una de ellas se pedirá la justificación de las propuestas en función de los principios básicos tratados en el programa.

BIBLIOGRAFIA

- “Química General”. P.W. Atkins. Ediciones Omega, S.A. 1992.

- “Estructura atómica y enlace químico”. J. Cassabó i Gispert, Reverté, 1996. - “Química”. R. Chang, McGrawHill, 6ª edicición, 1999

- "Química Inorgánica". T. Moeller. Ed. Reverté. 1988.

- "Química General. Principios y aplicaciones modernas". R.H. Petrucci, W.S. Harwood. Séptima edición. Prentice Hall. 1999.

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ENLACE QUIMICO Y ESTRUCTURA DE LA MATERIA ENLACE QUIMICO Y ESTRUCTURA DE LA MATERIA

CÓDIGO: B053/99/7424 CURSO 2002-2003 Carga docente: 7 créditos (5 teóricos + 2 prácticos) (primer cuatrimestre)

Departamento: Química Inorgánica

Profesor/es: GA- Francisco Rodríguez Reinoso; GB- Juan Alcañiz Monge OBJETIVOS

Obtener conocimientos sobre la composición de los átomos y las características de las partículas subatómicas nucleares, las leyes que gobiernan las reacciones nucleares y los efectos que producen dichas partículas. Analizar la ordenación de los electrones dentro del átomo, clasificar los elementos en función de la ordenación de sus electrones y deducir las propiedades atómicas en función de la ordenación periódica de los elementos. Clasificar las sustancias según las propiedades que presentan. Describir las teorias de enlace adecuadas para la justificación de las propiedades que muestran las sustancias covalentes. Introducir al alumno en los conceptos de enlace metálico y enlace iónico. Describir las estructuras cristalinas de los metales y de los sólidos cristalinos. Justificar las propiedades de los metales, aleaciones y sólidos cristalinos en base a las teorias del enlace metálico y del enlace electrostático, respectivamente. Introducir al alumno en la descripción del enlace de coordinación para utilizarlo en la justificación de propiedades físicas tales como el color que presentan los compuestos de los metales de transición. Analizar los tipos y fortaleza de las interacciones que se producen entre moléculas covalentes para interpretar y predecir sus Puntos de Fusión y Ebullición. PROGRAMA

1. Estructura atómica.

2. Clasificación periódica de los elementos. Propiedades periódicas y no periódicas. 3. El Enlace químico.

4. Estructuras, propiedades y enlace en sólidos metálicos. 5. Estructuras, propiedades y enlace en sólidos iónicos.

6. Propiedades físicas, estructura y enlace en compuestos de coordinación del bloque d.

7. Interacciones electrostáticas débiles. Fuerzas intermoleculares. OBSERVACIONES

Conocimientos previos: Formulación química, Tabla Periódica. Prácticas: La asistencia a las prácticas de laboratorio es obligatoria.

Evaluación: Examen escrito al finalizar las clases que constará de un mínimo de 7 y un máximo de 10 preguntas breves y en cada una de ellas se pedirá la justificación de las propuestas en función de los principios básicos tratados en el programa.

BIBLIOGRAFIA

- "Química General. Principios y aplicaciones modernas".R.H. Petrucci, W.S. Harwood. Séptima edición. Prentice Hall. 1999.

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ENLACE QUIMICO Y ESTRUCTURA DE LA MATERIA CHEMICAL BONDING AND STRUCTURE OF THE MATTER

CODE: B053/99/7424 ACADEMIC YEAR 2002-2003 Credits: 7 credits (5 theoretical + 2 practical) (first term)

Department: Inorganic Chemistry

Lecturer/s: GA- Francisco Rodríguez Reinoso; GB- Juan Alcañiz Monge

OBJECTIVES

Obtain knowledge about the composition of the atoms and the characteristics of the subatomic nuclear particles, the laws driving the nuclear reactions and the effects of these particles when interacting with the matter. Analyze the electronic structure of the atoms, classify the elements as a function of their electronic configuration, and deduce the atomic properties from the periodic classification of the elements. Classify the substances as a function of their properties. Describe the appropriate bonding theories to justify the properties of covalent substances. Introduce the student to the metallic and ionic bonding. Describe the metallic and ionic solids crystalline structures. Justify the properties of metals, alloys and ionic solids by using the metallic and electrostatic bonding theories, respectively. Introduce the student to the description of coordination bonding in order to justify physical properties of transition metal compounds. Analyze the type and strength of interactions occurring between covalent molecules to interpret and predict melting and boiling points.

PROGRAMME 1. Atomic structure.

2. Periodic classification of the elements. Atomic parameters. 3. Chemical bonding.

4. Structure, properties and bonding in metallic solids. 5. Structure, properties and bonding in ionic solids.

6. Physical properties, structure and bonding in d-block coordination compounds. 7. Weak electrostatic interactions. Intermolecular forces.

OBSERVATIONS

Previous knowledge: Chemical nomenclature, Periodic Table. Practice: Obligatory attendance.

Evaluation: Written examination containing a minimum of 7 and a maximum of 10 brief questions where their answers had to be justified by using the basis in the programme.

BIBLIOGRAPHY

- "Química General. Principios y aplicaciones modernas".R.H. Petrucci, W.S. Harwood. Séptima edición. Prentice Hall. 1999.