QUIMICA -GUÍA SÉPTIMO

TEORÍA DE LEWIS

En 1916 Gilbert Newton Lewis propuso que el enlace covalente entre átomos se produce por compartición de pares de electrones, mecanismo por el que cada uno individualmente podría alcanzar ocho electrones en su capa más externa.

El fundamento de este principio hay que buscarlo en la denominada regla del octeto, consecuencia del desarrollo del modelo de Bohr y del descubrimiento de los gases nobles, sustancias de notable inercia química y ocho electrones en su capa de valencia.

PROCEDIMIENTO PARA CONSTRUIR ESTRUCTURAS DE LEWIS

Para alcanzar el octeto electrónico los átomos pueden compartir más de un par de electrones (enlace simple), dando lugar a enlaces múltiples. Se denomina orden o multiplicidad de enlace al número de pares de electrones compartidos.

Las estructuras de Lewis son representaciones en las que mediante puntos o guiones se indica la distribución de electrones de valencia (enlazados o solitarios) en los átomos de las moléculas.

ASPECTOS A TENER EN CUENTA EN LA CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE LEWIS

1.- CARGAS FORMALES

RESONANCIA

En algunos casos la estructuras real de la molécula se describe mejor por el conjunto formado por varias estructuras de Lewis, se dice que tiene lugar resonancia y a cada una de las estructuras se le conoce como forma resonante

Las dos formas resonantes del ozono son equivalentes. El enlace entre los átomos de oxígeno no es ni doble ni simple.
Cuando las formas resonantes no son equivalentes, aunque cumplan la regla del octeto, no contribuyen en la misma proporción al híbrido de resonancia. Las formas que más contribuyen son las que tienen menores cargas formales y las que asignan las cargas negativas a los elementos más electronegativos.

La deslocalización electrónica estabiliza la molécula. El grado de estabilización es mayor cuando las estructuras de Lewis que contribuyen al híbrido son de igual estabilidad.

INCUMPLIMIENTO DE LA REGLA DEL OCTETO

Elementos del tercer periodo como el fósforo (PCl₅) se rodean de 10 electrones
El boro se rodea de seis electrones.

Electronegatividad

La electronegatividad es una medida de la capacidad de un átomo (o de manera menos frecuente un grupo funcional) para atraer a los electrones, cuando forma un enlace químico en una molécula. También debemos considerar la distribución de densidad electrónica alrededor de un átomo determinado frente a otros distintos, tanto en una especie molecular como en sistemas o especies no moleculares. El flúor es el elemento con más electronegatividad, el Francio es el elemento con menos electronegatividad.

La electronegatividad de un átomo determinado está afectada fundamentalmente por dos magnitudes: su masa atómica y la distancia promedio de los electrones de valencia con respecto al núcleo atómico. Esta propiedad se ha podido correlacionar con otras propiedades atómicas y moleculares. Fue Linus Pauling el investigador que propuso esta magnitud por primera vez en el año 1932, como un desarrollo más de su teoría del enlace de valencia. La electronegatividad no se puede medir experimentalmente de manera directa como, por ejemplo, la energía de ionización, pero se puede determinar de manera indirecta efectuando cálculos a partir de otras propiedades atómicas o moleculares.

El procedimiento de cálculo más común es el inicialmente propuesto por Pauling. El resultado obtenido mediante este procedimiento es un número adimensional que se incluye dentro de la escala de Pauling. Esta escala varía entre 0,7 para el elemento menos electronegativo y 4,0 para el mayor.

Es interesante señalar que la electronegatividad no es estrictamente una propiedad atómica, pues se refiere a un átomo dentro de una molécula y, por tanto, puede variar ligeramente cuando varía el "entorno" de un mismo átomo en distintos enlaces de distintas moléculas. La propiedad equivalente de la electronegatividad para un átomo aislado sería la afinidad electrónica o electroafinidad.

Dos átomos con electronegatividades muy diferentes forman un enlace iónico. Pares de átomos con diferencias pequeñas de electronegatividad forman enlaces covalentes polares con la carga negativa en el átomo de mayor electronegatividad.

Electronegatividades de los elementos

Grupo (Vertical)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
Período(Horizontal)
1	H 2,20																	He
2	Li 0,98	Be 1,57											B 2,04	C 2,55	N 3,04	O 3,44	F 3,98	Ne
3	Na 0,93	Mg 1,31											Al 1,61	Si 1,90	P 2,19	S 2,57	Cl 3,16	Ar
4	K 0,82	Ca 1,0	Sc 1,36	Ti 1,54	V 1,63	Cr 1,66	Mn 1,55	Fe 1,83	Co 1,88	Ni 1,91	Cu 1,90	Zn 1,65	Ga 1,81	Ge 2,01	As 2,18	Se 2,55	Br 2,96	Kr 3,00
5	Rb 0,82	Sr 0,95	Y 1,22	Zr 1,33	Nb 1,6	Mo 2,16	Tc 1,9	Ru 2,2	Rh 2,28	Pd 2,20	Ag 1,93	Cd 1,69	In 1,78	Sn 1,8	Sb 2,05	Te 2,1	I 2,66	Xe 2,60
6	Cs 0,79	Ba 0,89	*	Hf 1,3	Ta 1,5	W 2,36	Re 1,9	Os 2,2	Ir 2,2	Pt 2,28	Au 2,54	Hg 2,00	Tl 1,62	Pb 2,33	Bi 2,02	Po 2,0	At 2,2	Rn 2,2
7	Fr 0,7	Ra 0,9	**	Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Uut	Fl	Uup	Lv	Uus	Uuo
Lantánidos	*	La 1,1	Ce 1,12	Pr 1,13	Nd 1,14	Pm 1,13	Sm 1,17	Eu 1,2	Gd 1,2	Tb 1,1	Dy 1,22	Ho 1,23	Er 1,24	Tm 1,25	Yb 1,1	Lu 1,27
Actínidos	**	Ac 1,1	Th 1,3	Pa 1,5	U 1,38	Np 1,36	Pu 1,28	Am 1,13	Cm 1,28	Bk 1,3	Cf 1,3	Es 1,3	Fm 1,3	Md 1,3	No 1,3	Lr 1,3

Grupo electronegativo

En química orgánica, la electronegatividad se asocia más con diferentes grupos funcionales que con átomos individuales. Los términos grupo electronegativo y sustituyente electronegativo se pueden considerar términos sinónimos. Es bastante corriente distinguir entre efecto inductivo y resonancia, efectos que se podrían describir en términos de electronegatividades σ y π, respectivamente. También hay un número de relaciones lineales con la energía libre que se han usado para cuantificar estos efectos, como la ecuación de Hammet, que es la más conocida.

FORMACIÓN DE COMPUESTOS QUÍMICOS

Hay dos sustancias simples (hidrogeno y oxigeno), y una sustancia compuesta (agua) a partir de las cuales se pueden formar los anteriores compuestos inorgánicos. Así mismo, existen dos es quemas generales de cómo se obtienen o se forman estos compuestos.

Mecánica de formación de óxidos, hidróxidos, ácidos y sales.

Mecánica de formación de hidruros e hidrácidos.

Para entender los esquemas anteriores, se deberá recordar cuales son los elementos metales y no metales de la tabla periódica de los elementos químicos. Una de las maneras de cómo están organizados los elementos en la tabla periódica es en metales, metaloides y no-metales, pero en

forma general se dividen en metales y no-metales, como lo muestra la tabla periódica siguiente:

Como se observa, los no-metales se localizan hacia la parte derecha del lector (color oro), y los metales hacia la izquierda (color fucsia), excepto el hidrógeno que es no-metal. Cuando to dos estos elementos, exceptuando los gases nobles, se combinan con oxígeno o hidrógeno, y posteriormente con agua, se producen los compuestos inorgánicos antes apuntados.

a. FORMACIÓN DE ÓXIDOS.

Los Óxidos son compuestos químicos inorgánicos binarios, y se caracterizan por contener un elemento químico y oxígeno, y se clasifican en: óxidos básicos y óxidos ácidos.

Ejemplos de los dos tipos de óxidos

OXIDOS BASICOS (óxidos metálicos)	OXIDOS ACIDOS (anhídridos, óxidos no-metálicos)
- Oxido de sodio (Na2O) - Oxido de magnesio (MgO) - Oxido de calcio (CaO) - Óxido de hierro (II) (FeO) - Oxido de aluminio (Al2O3)	- Monóxido de carbono (CO) - Dióxido de carbono (CO2) - Monóxido de azufre (SO) - Oxido de boro (B2O3) - Monóxido de nitrógeno (NO)

Óxidos básicos. Son llamados también óxidos metálicos, y resultan de la combinación del oxígeno con un metal, mediante enlace iónico. Para nombrarlos se usa la nomenclatura de Stock

(la valencia del metal se escribe en números romanos y entre paréntesis).

Al combinar 2 o más sustancias simples, o bien compuestas, luego sucede una reacción química entre ellas, es decir, los átomos de las sustancias combinadas se reacomodan entre si y se origina una nueva sustancia. Esta reacción no es visible, pero puede explicarse o representarse gráficamente por medio de una ecuación química; así, cuando se combina el oxígeno con un elemento metal sucede una reacción química, que se representa mediante la ecuación siguiente:

La mecánica de formación es la siguiente:

En la ecuación anterior existen dos grupos de sustancias: los reactivos, que son las sustantancias que están antes de la flecha, y los productos, que están después de la flecha. En este producto, CaO, primero va colocado el símbolo del metal y después el del oxígeno; así mismo, el nombre de estas sustancias siempre lleva la palabra oxido de por delante, acompañada del nombre del metal.

Óxidos ácidos. Se les conoce también como anhídridos y óxidos no-metálicos, y resultan de la combinación del oxígeno (O) con un no-metal (NM), mediante enlace covalente. Para nombrarlos se aplica la nomenclatura de proporciones (mono, di, tri...). La ecuación general es:

La mecánica de formación es la siguiente:

b. FORMACION DE HIDROXIDOS.

Conocidos también como bases. Estas sustancias son ternarias y resultan de combinar un oxido básico con agua; se caracterizan por llevar siempre, además del elemento metal, una molécula llamada ion hidroxilo u oxidrilo, formada por el oxígeno e hidrogeno (OH)-; se nombran usando la nomenclatura de Stock. A continuación algunos ejemplos de estos compuestos y su concepto:

los símbolos de esta ecuación se refieren a:

M = Elemento metal

O = Oxigeno

H2O = Fórmula del agua (una molécula)

(OH) = Ion oxidrilo (símbolos del oxígeno e hidrogeno)

Pasos para formar un hidróxido:

c. FORMACION DE ACIDOS

El hidrogeno es el elemento químico fundamental de los ácidos inorgánicos o ácidos minerales, y existen dos grupos: oxácidos e hidrácidos.

Oxácidos. Llamados también ácidos oxigenados, por contener siempre este elemento, y resultan de combinar un oxido acido con agua. Cuando se combina un elemento no-metal conoxigeno resulta una sustancia llamada oxido acido, y si a esta se le agrega agua luego se obtiene un tipo de ácido denominado oxácido; asi, estas sustancias están formadas por hidrogeno, un no-metal y oxígeno, en este orden, por lo que son sustancias ternarias y su ecuación general es:

donde:

NM = Elemento no-metal

O = Oxigeno

H2O = Fórmula del agua

H = Hidrogeno

Pasos para formar un oxácido:

Hidrácidos. Son llamados también ácidos no-oxigenados, ya que no contienen oxigeno sino que tan solo hidrogeno y un no-metal. Existen dos pasos para obtener un hidrácido: primero obtener el hidruro y después su respectivo Hidrácido (disolver el hidruro en agua).

- Obtención del hidruro: el hidrogeno es un elemento químico que puede combinarse directamente con algunos metales y no-metales; así, existen hidruros metálicos (HM) e hidruros no-metalicos, y estos últimos se clasifican en hidruros no-metálicos especiales(HNME) e hidruros no-metálicos ácidos(HNMA), siendo estos últimos los que originan los hidrácidos. Todos son sustancias binarias.

Clasificación de los hidruros

Los hidruros metálicos (HM) resultan de combinar hidrogeno (H) con metales (M) de los grupos I y II-A. El hidrogeno actúa como no-metal con valencia – 1, y la ecuación general es:

Note que estos Hidruros se nombran mencionando primero la palabra hidruro y luego el nombre del metal; además, en reactivos y producto primero se coloca el símbolo del metal (M) y luego el del hidrogeno (H).

Los hidruros no-metálicos (HNM) se subdividen en dos grupos: hidruros no-metálicos especiales (HNME) e hidruros no-metálicos ácidos (HNMA). Los primeros se originan al combinar hidrogeno con los no-metales de los grupos IIIA, IVA y VA de la tabla periódica; y los segundos se obtienen al combinar hidrogeno con elementos no-metales de los grupos VIA y VIIA (el azufre y cuatro halógenos, respectivamente); aquí el hidrogeno actúa como metal con valencia +1 y los demás elementos con su menor valencia negativa. Observe que difiere la colocación de los símbolos químicos en los productos de ambos tipos de hidruros no-metálicos.

Los hidruros especiales se nombran tal como los hidruros metálicos; los hidruros ácidos se nombran mencionando primero el nombre del no-metal, con terminación uro, y luego las palabras de hidrógeno; la mayoría de estos últimos son gases.

- Obtención del Hidrácido: los Hidruros no-metálicos ácidos (HNMA) son los que interesan para formar u obtener los Hidrácidos. Al colocar estos hidruros en agua entonces se disuelven y forma el respectivo Hidrácido; para el caso, cuando el hidruro no-metálico acido llamado Fluoruro de Hidrogeno se coloca en agua luego se disuelve y forma el ácido fluorhídrico. Los hidrácidos se presentan en estado líquido y su formación es la siguiente (ver cuadro abajo):

Observe que el nombre del Hidrácido se forma poniendo primero la palabra acido, seguida del nombre del no-metal junto con el sufijo hídrico. Se deduce que tan solo existen cinco hidrácidos, los que se dife -rencian de los oxácidos por no contener oxígeno.

d. FORMACION DE SALES.

Las sales son cristales y solubles en agua, por lo general. Son sustancias binarias, ternarias y cuaternarias. Existen 2 tipos principales de ellas:

• a. Sales haloideas.
• b. Sales oxisales. Estas se clasifican en 4 tipos: sales neutras, ácidas, básicas y sales dobles.

Las diferentes sales resultan de la reacción entre un ácido y una base, siendo esta reacción de neutralización completa o bien parcial, y en todos los casos se produce también agua (4).

Ejemplos para cada tipo de sal inorgánica

Sales haloides. Llamadas también sales haloideas y no-oxigenadas. Este tipo de sustancias se forman por una reacción de neutralización entre unhidrácido y un hidróxido o base, sobrando agua. Son compuestos binarios pues la sal contiene un metal y un no-metal halógeno o bien azufre.

Para nombrar la sal haloidea se pone primero el nombre del no-metal, con terminación uro, y se le agrega el nombre del elemento metal. En este caso la sal recibe el nombre(nomenclatura)

de fluoruro de litio. Los dos hidrógenos del agua provienen uno del hidrácido y el otro del hidróxido, y el oxígeno proviene del hidróxido; por lo tanto, solo sobran el flúor (F) y el litio (Li), los cuales se unen y forman la sal haloidea (LiF). Otros ejemplos balanceados son:

Oxisales. Estas sales se conocen también como reacciones de neutralización. Cuando se combina un oxácido con un hidróxido se obtienen o producen la oxisal y un poco de agua. Anteriormente se apuntó que existen cuatro tipos de oxisales, las que se explican a continuación.

a. Sal neutra. Formada por un metal (del hidróxido), un no-metal y oxigeno (del oxácido);

los metales del hidróxido sustituyen totalmente a los hidrógenos del oxácido.

Recuerde que un oxácido se obtiene por combinar un oxido acido con agua; el hidróxido resulta de combinar un oxido básico con agua, y al combinar el oxácido con el hidróxido luego se producen la sal neutra y el agua. La ecuación general anterior se puede desglosar así:

Observe que la sal neutra está formada solo por un metal (del hidróxido), un no-metal y Oxigeno (del oxácido), sobrando siempre agua. Nunca contiene Hidrogeno, porqué este se encuentra formando parte del agua. Respecto al nombre de estas sales, cuando el ácido termina en ico entonces la sal termina en ato, y cuando el ácido termina en oso entonces la sal termina en ito.

Ejemplos:

b. Sal ácida. Esta resulta de combinar un oxácido con un hidróxido, y está formada por un metal (del hidróxido), un hidrogeno, un no-metal y oxigeno (del oxácido), en ese orden.

Estas sales se diferencian de las anteriores en que llevan además hidrogeno, el que les da el carácter de acidas; los metales del Hidróxido sustituyen parcialmente a los Hidrógenos del oxácido. El ácido debe tener más de 1 hidrogeno (H2SO4, H2CO3) y el metal ser monovalente

Se nombran como las anteriores sales, agregando la palabra ácido entre la sal y el metal.

Ejemplos:

c. Sal básica. Resulta también de la combinación de un hidróxido con un oxácido, y está formada por un metal y un ion oxidrilo (OH), que provienen del hidróxido, y por un no-metal y oxígeno, que provienen del oxácido, en ese orden.

El metal junto con uno de los iones oxidrilos, que provienen del Hidróxido, se unen al no-metal y el oxígeno, que provienen del Oxácido, para formar la sal básica; así mismo, el otro ion oxidrilo (OH) se une al Hidrogeno del Oxácido para formar agua. Esto implica que el Hidróxido debe de tener dos iones oxidrilos (OH)2, por lo que el metal deberá ser bivalente (actuar con valencia 2). Recuerde que cuando el ácido termina en ico entonces la sal termina en ato, y cuando el ácido termina en oso entonces la sal termina en ito.

Ejemplos:

• c. Sal doble. Recuerde que la sal acida contiene un hidrogeno; sin embargo, en la sal doble este hidrogeno es sustituido por otro metal (catión) proveniente de un segundo Hidróxido. Esto significa que para formar una sal doble es necesario combinar 2 diferentes hidróxidos con un solo oxácido; así pues, este tipo de sal está formada por dos metales diferentes, un no-metal y el oxígeno (no siempre), en ese orden, sobrando siempre agua; esta última se forma a partir de la unión de los 2 iones oxidrilos (OH), que provienen de los Hidróxidos, más los hidrógenos del oxácido.

Ejemplos:

COMPROMISO

1. Desarrollar la guía hasta la parte de electronegatividad, para el viernes 15 de agosto.

2. Se realiza la prueba el viernes sobre 3 periodo, hasta este compromiso.

3. La parte de formación de compuestos químicos es para la próxima semana día 22 de agosto.