PROCESOS DE PRODUCION y MANTENIMIENTO INDUSTRIAL: QUÍMICA

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OBJETIVO:

El alumno reconocerá la estructura atómica y sus propiedades así como la interacción con otras sustancias y las respuestas resultantes.

3. ENLACE QUIMICO

INTRODUCCION.

Prácticamente todas las sustancias que encontramos en la naturaleza están formadas por átomos unidos. Las intensas fuerzas que mantienen unidos los átomos en las distintas sustancias se denominan Enlaces Químicos.

¿PORQUE SE UNEN LOS ATOMOS?

Los átomos se unen porque, al estar unidos, adquieren una situación más estable que cuando estaban separados. Esta situación de mayor estabilidad suele darse cuando el número de electrones que poseen los átomos en su último nivel es igual a ocho, estructura que coincide con la de los gases nobles. Los cuales tienen muy poca tendencia a formar compuestos y suelen encontrarse en la naturaleza como átomos aislados. Sus átomos, a excepción del helio, tienen 8 electrones en su último nivel. Esta configuración electrónica es extremadamente estable y a ella deben su poca reactividad. Podemos explicar la unión de los átomos para formar enlaces porque con ella consiguen que su último nivel tenga 8 electrones, la misma configuración electrónica que los átomos de los gases nobles.
Este principio recibe el nombre de Regla del Octeto y aunque no es general para todos los átomos, es útil en muchos casos.

DISTINTOS TIPOS DE ENLACES.

Las propiedades de las sustancias dependen en gran medida de la naturaleza de los enlaces que unen sus átomos. Existen tres tipos principales de enlaces químicos: enlace iónico, enlace covalente y enlace metálico. Estos enlaces, al condicionar las propiedades de las sustancias que los presentan, permiten clasificarlas en: iónicas, covalentes y metálicas o metales.

PROPIEDADES Y COMPORTAMIENTO DE LOS ELEMENTOS.

- Afinidad electrónica: Es la energía liberada cuando un átomo neutro o gaseoso en su estado fundamental capta un electrón libre y se convierte en un ión negativo. Aumenta de izquierda a derecha y de abajo hacia arriba.
- Anión: Un anión es un Ion (sea átomo o molécula) con carga eléctrica negativa, esto es, con exceso de electrones. Los aniones se describen con un estado de oxidación negativo.
- Alótropo: Algunos elementos químicos tienen la propiedad de presentarse con varias formas de su estructura molecular. El oxígeno tiene, por ejemplo, del O2 y O3 (ozono). El fósforo lo hace en dos formas: fósforo rojo y blanco (P4) y el carbono como grafito o diamante.
- Calor específico: Es la cantidad de calor medida en julios (joules), que se requiere para elevar la temperatura de un kilogramo de una sustancia un Kelvin.
- Catión: Un catión es un Ion (sea átomo o molécula) con carga eléctrica positiva, esto es, con defecto de electrones. Los cationes se describen con un estado de oxidación positivo.
- Conductividad eléctrica: La conductividad eléctrica es la medida de la capacidad que tiene un material para conducir la corriente eléctrica.
- Conductividad térmica: Se refiere a la capacidad de un material para transmitir el calor. La conductividad térmica se expresa en unidades de W/m·K (J/s· m· ºC).
- Densidad: La densidad es la relación entre la masa y el volumen y depende tanto del estado en el que se encuentre el elemento como de la temperatura del mismo. En la mayor parte de los casos que se representan, los datos corresponden a los elementos en estado sólido y a una temperatura de 293 K.
- Dureza: Se llama dureza al grado de resistencia al rayado que ofrece un material (10 niveles).
- Electronegatividad: Según L. Pauling, la electronegatividad es la tendencia o capacidad de un átomo, en una molécula, para atraer los electrones. Ni las definiciones cuantitativas ni las escalas de electronegatividad se basan en la distribución electrónica, sino en propiedades que se supone reflejan la electronegatividad. Aumenta de izquierda a derecha y de abajo hacia arriba.
- Enlace covalente: Es el que se forma entre dos o más átomos no metálicos, compartiendo electrones con la finalidad de completar su nivel externo con muchos electrones, tienen tendencia a ganar electrones más que a cederlos, adquiriendo la estabilidad de la estructura de gas noble. Ejemplo: CH4 (metano).
- Enlace iónico: Es el que se forma entre dos o más átomos de elementos metálicos, donde uno cede y otro gana los electrones con la finalidad de completar su nivel externo, adquiriendo estructura de gas noble. Suelen formarlo elementos metálicos con no metales. Ejemplo: NaCl (cloruro sodio; sal).
- Enlace metálico: Se conoce como modelo de la nube o mar de electrones, propiedad de los metales. Los átomos tienen pocos electrones en su última capa, por lo general 1,2 o 3.
- Energía de ionización: Es la energía necesaria para remover un electrón de un átomo neutro. Aumenta con el grupo y disminuye con el periodo.
- Entalpía de atomización: Es la energía necesaria para formar un mol de átomos gaseosos a partir del elemento en condiciones estándar.
- Entalpía de fusión: El calor de fusión o entalpía de fusión es la cantidad de energía (calor) que se necesita aportar a un mol del elemento para que, a su temperatura de fusión, pase de la fase sólida a la liquida.
- Entalpía de vaporización: Supongamos un mol de un elemento en estado líquido que se encuentra en equilibrio con su vapor a la presión de 1 atmósfera. Para conseguir que todo el líquido pase a la fase de vapor es necesario aportar al sistema una cantidad de energía que se conoce como entalpía de vaporización o calor de vaporización.
- Faraday (Faradios)F = 96500 C: Es la carga eléctrica contenida en un mol (NA) de electrones. Equivale a 96487 C (96500 C). Por cada Faraday se deposita un equivalente químico de las sustancias electrolíticas.
- Grados Kelvin: Escala absoluta de temperaturas. t (ºC) = T (K) - 273,15.
- Isómeros: Se llaman isómeros a dos o más compuestos diferentes que tienen la misma fórmula molecular, pero diferente fórmula estructural, y diferentes propiedades físicas o químicas.
- Isótopo: Se llaman así a aquellas especies químicas que poseen el mismo número atómico pero distinto número másico. Misma cantidad de protones y distinta de neutrones.
- Masa atómica: Actualmente se define la unidad de masa atómica (uma) como 1/12 de la masa del 12C. La masa atómica relativa, también llamada peso atómico, de un elemento es la relación entre su masa y la unidad de masa atómica.
- Milímetro de mercurio (Hg): Es una unidad de presión. Una ATM equivale a 760mm de Hg.
- Mol: El mol es la unidad básica del Sistema Internacional de Unidades que mide la cantidad de sustancia; se representa con el símbolo mol. Es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene la misma cantidad de partículas que átomos hay en 0,012 Kg. de carbono 12 (12C). Vea Número de Avogadro (NA).
- Número de Avogadro: NA = 6,022 · 10^23 (valor recomendado IUPAC). El número o constante de Avogadro se utiliza en química para establecer una relación entre la masa o volumen y la cantidad de materia (entidades). Se define originalmente como "la cantidad de átomos de 12C contenidos en 0,012 Kg. (12 gramos) de este elemento".
- Número (estados) de oxidación: El número de oxidación es un número entero (no siempre*) que representa el número de electrones que un átomo pone en juego cuando forma un compuesto determinado. No se debe confundir valencia con estado o número de oxidación: En los compuestos: CH4, CHCl3 y CCl4 la valencia del carbono en todos ellos es 4 mientras que su estado o número de oxidación es: - 4, +2 y +4.* En los superóxidos el oxígeno tiene número de oxidación -1/2.
- Órbita: En el modelo de Niels Bohr, círculo descrito por los electrones. A cada una se le asocia un sólo número cuántico "n". Posteriores modelos atómicos le permitieron ser elipses, apareciendo otros números cuánticos (l y m).
- Orbital: Se denomina así a los estados estacionarios, en un átomo, de un electrón. Viene dada por una función cuyo cuadrado representa la probabilidad de encontrar a éste, en un momento dado, en una pequeña región del espacio. Se define mediante tres números cuánticos: n, l y m. En cada orbital entran dos electrones con espines distintos.
- Peso equivalente: Peso equivalente de un elemento es la cantidad del mismo que se combina con 8 g de Oxígeno, o con 1,008 g de Hidrógeno.
- Polarizabilidad: Es la tendencia relativa de la nube electrónica a distorsionar su forma normal por la presencia de un ión o un dipolo cercano, es decir por la presencia de un campo eléctrico externo.
- Potencial de ionización: La energía de ionización, también llamada potencial de ionización, es la energía que hay que suministrar a un átomo neutro, gaseoso y en estado fundamental, para arrancarle el electrón más débil retenido.
- Punto de ebullición: Es la temperatura a la que la presión de vapor de un líquido es una atmósfera. En el Sistema Internacional se mide en K (Kelvin).
- Punto de fusión: El punto de fusión es la temperatura a la que el elemento cambia de la fase sólida a la líquida, a la presión de 1 ATM. En el Sistema Internacional se mide en K (Kelvin).
- Radio atómico: El radio atómico representa la distancia que existe entre el núcleo y la capa de valencia (la más externa). Aumenta con el periodo (arriba hacia abajo) y disminuye con el grupo (de derecha a izquierda).
- Radio covalente: El radio covalente es la mitad de la distancia entre dos núcleos de átomos iguales que están unidos mediante un enlace simple en una molécula neutra.
- Radio iónico: El radio iónico es el radio que tiene un átomo cuando ha perdido o ganado electrones, adquiriendo la estructura electrónica del gas noble más cercano.
- Valencia del elemento: Se define como el número de átomos de hidrógeno que pueden unirse con un átomo de dicho elemento o ser sustituido por él. La valencia de un no metal se considera negativa si está combinada con metales o hidrógeno, y positiva cuando se combina con un no metal más electronegativo que él. Con el hidrógeno se toma la menor de las que posee con el oxígeno. No debe confundir valencia con estado o número de oxidación: En los compuestos: CH4, CHCl3 y CCl4 la valencia del carbono en todos ellos es 4 mientras que su estado o número de oxidación es: - 4, +2 y +4.
- Volumen molar: Cociente entre la masa de un mol de elemento y su densidad.

Referencias:

- Elementos Químicos. Recopilado en Oct. 09, 2008 de:
http://www.educaplus.org/sp2002/index1.html
- Glosario de Química. Recopilado en Oct. 09, 2008 de:
http://www.jergym.hiedu.cz/~canovm/vyhledav/varianty/spanels2.html