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B2Q U03.2 Parámetros de enlace - Contenido educativo

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Subido el 27 de julio de 2021 por Raúl C.

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Hola a todos, soy Raúl Corraliza, profesor de química de segundo de bachillerato en el IES 00:00:15
Arquitecto Pedro Gumiel de Alcalá de Henares y os doy la bienvenida a esta serie de videoclases 00:00:22
de la unidad 3 dedicada al estudio del enlace químico. En la videoclase de hoy estudiaremos 00:00:26
los parámetros de enlace. En esta videoclase vamos a estudiar los parámetros, las magnitudes 00:00:37
físico-químicas que permiten describir los enlaces químicos y que a su vez nos permitirán 00:00:50
explicar las propiedades de las moléculas u otros constituyentes de mayor tamaño. El primer 00:00:56
parámetro que veis aquí es la energía de enlace, que se define como la energía total que se 00:01:02
desprende cuando se forma un mol de enlaces en las condiciones que podéis leer aquí. 00:01:08
alternativamente puedo pensar que la energía de enlace es la necesaria para romper un molde de enlaces 00:01:13
y tengo que tener cuidado en esta forma de imaginarme la energía 00:01:21
puesto que hay una diferencia de un signo 00:01:24
en valor absoluto la cantidad de julios de energía que tengo que dar a un molde de enlaces para romperlos 00:01:27
o bien que se desprenden cuando se forma un molde de enlaces es la misma 00:01:35
pero tened en cuenta que el criterio de signos habitual cuando se habla de energía 00:01:38
distingue energía absorbida, que tiene signo positivo, de energía cedida, que tiene signo 00:01:43
negativo. Así que la energía de enlace tal y como la hemos definido, la desprendida cuando se forma 00:01:50
un molde de enlaces, tiene signo negativo. Pero si hablamos de la energía necesaria para romper un 00:01:55
molde de enlaces, esa energía va a tener signo positivo, aunque el valor numérico en valor 00:02:00
absoluto sea igual, puesto que en este caso la energía sería absorbida. Tiene sentido que la 00:02:05
energía de enlace tal y como se define sea negativa? Pues sí, puesto que cuando se forman 00:02:11
los enlaces las sustancias, el sistema, alcanza un estado de menor energía, más estable, cada vez que 00:02:17
se forman enlaces la energía se debe desprender, la energía sobrante se debe desprender. Así que 00:02:24
tiene signo negativo y esa energía es la energía de enlace. La siguiente magnitud que podéis ver 00:02:29
aquí es la longitud, es la distancia media que separa los núcleos de los dos átomos que están 00:02:35
unidos mediante el enlace. Si los átomos son iguales, como ya vimos en una videoclase de la 00:02:41
unidad anterior, la mitad definiría el radio atómico. En cuanto al ángulo de enlace, ya no es 00:02:46
una magnitud que caracterice el enlace entre dos átomos, sino entre tres. Es el ángulo formado por 00:02:53
tres átomos enlazados consecutivamente. Así que si yo tengo algo así, con uno, dos, tres átomos, 00:03:01
defino ángulo de enlace como este, que forman estos dos enlaces con este átomo central como 00:03:09
átomo común. El siguiente parámetro de enlace que vamos a estudiar es la polaridad de enlace. 00:03:14
Este parámetro es muy importante, nos va a aparecer en múltiples ocasiones desde aquí hasta el final 00:03:22
del curso y es bastante novedoso, por lo que le quiero dedicar un poquito más de tiempo para 00:03:27
explicarlo con un poquito más de detalle. La idea es la siguiente. Vamos a pensar en 00:03:33
enlaces covalentes, que sabemos que se forman entre elementos no metálicos, típicamente, 00:03:38
donde cada uno de los átomos que forma el enlace aporta un electrón. Entre los dos 00:03:44
tenemos una pareja de electrones, que es quien forma el enlace, que va a estar situado, la 00:03:48
pareja de electrones, entre los núcleos de los dos átomos que están enlazados. Pues 00:03:54
bien, vamos a intentar caracterizar dónde se encuentran en concreto ese par de electrones 00:03:59
de enlace si más próximo de uno o de otro átomo cuando los estamos comparando. Si el par de átomos 00:04:03
que están enlazados son del mismo no metal, los dos átomos son iguales entre sí y entonces ambos 00:04:11
atraen al par de electrones de enlace con una fuerza equivalente. Eso quiere decir que el par 00:04:18
de electrones de enlace estará en promedio en el centro geométrico de la estructura que forman los 00:04:23
dos átomos. Ese tipo de enlace, donde tenemos una distribución de carga completamente simétrica 00:04:29
con respecto de la estructura, se denomina enlace apolar, por oposición a lo que ocurre 00:04:35
cuando tenemos dos átomos de especies distintas. Siempre porque los átomos son distintos, 00:04:41
uno que tenderá a atraer el par de electrones de enlace con mayor intensidad que el otro, 00:04:49
insisto porque sencillamente son átomos distintos en ese caso lo que ocurre es que el par de 00:04:55
electrones de enlace tenderá en promedio a estar más próximo a ese átomo que tiende a traer para 00:05:01
sí con mayor intensidad el par de electrones de enlace y por oposición más alejado del otro átomo 00:05:08
el átomo que tiende a traer para sí con mayor intensidad el par de electrones de enlace se dice 00:05:14
que es más electronegativo. Esta es una de las propiedades atómicas periódicas que 00:05:19
habíamos estudiado en la unidad anterior. Mientras que el otro átomo diremos que es 00:05:24
menos electronegativo. Aquí lo que estamos haciendo es comparar la electronegatividad 00:05:29
relativa de uno y otro átomo. Así que, como acabo de contaros, cuando estoy uniendo dos 00:05:34
átomos de especies distintas, siempre uno será más electronegativo que el otro y el 00:05:42
par de electrones de enlace tendrá a estar más próximo del átomo más electronegativo que del 00:05:47
otro. En promedio, si yo mirara ese par de átomos enlazados entre sí desde lejos, lo que apreciaría 00:05:52
es que hay un ligero desplazamiento de la carga negativa, como si el átomo más electronegativo 00:06:01
tuviera una pequeña carga negativa y el otro, el átomo menos electronegativo, tuviera una pequeña 00:06:07
carga positiva. No es una carga formal, no es un electrón o dos o tres, un número de 00:06:12
electrones que se hayan movido directamente hacia el átomo más electronegativo. Sencillamente 00:06:18
es que aprecio como si hubiera una pequeña carga negativa por el mero hecho de que los 00:06:23
electrones, aunque se esté moviendo entre los dos átomos, tiendan a estar más próximo 00:06:28
del elemento más electronegativo. Eso es lo que vienen los apuntes, como el átomo 00:06:33
más electronegativo queda con un ligero exceso de carga negativa y el otro con un ligero exceso 00:06:39
de carga positiva. No es una carga real, no es un más un electrón menos un electrón, sino es como 00:06:45
si hubiera una pequeña separación de cargas. Menos delta de Q más delta de Q. Desde el punto de vista 00:06:52
formal esto se describe con un vector, donde lo que vamos a hacer es utilizar como magnitud, como 00:06:58
módulo del vector esta separación de carga, el valor de la separación de carga en el enlace y 00:07:05
como dirección y sentido pues un pequeño vector que lo que hace es unir el centro de ambos átomos 00:07:10
con sentido de la carga negativa a la positiva y con una unidad que en el sistema internacional 00:07:16
será coulombio por metro puesto que estoy multiplicando una carga eléctrica por algo 00:07:22
que tiene unidades de longitud. Nosotros no vamos a utilizar el vector bipolo eléctrico, 00:07:27
vector momento dipolar en ningún momento pero si necesitamos saber que esa 00:07:34
separación de cargas a la que nosotros nos referiremos como polaridad puesto 00:07:40
que el enlace cuando lo observo de lejos tiene una separación de cargas negativa 00:07:46
a un lado positivo al otro y eso es lo que llamaré un dipolo bueno pues 00:07:51
nosotros lo único que necesitamos saber es que eso se puede definir 00:07:55
matemáticamente como un vector sin más no vamos nunca a necesitar escribir el 00:07:58
módulo ni a describir desde el punto de vista formal la dirección y sentido. Pero sí es posible 00:08:03
que nos pregunten en un momento dado si un enlace es o no polar o alternativamente si el momento 00:08:08
dipolar del enlace es o no es cero. Nosotros lo que tenemos que tener en mente en este momento es que 00:08:15
si el enlace une átomos de la misma especie, la carga eléctrica se distribuye alrededor de los 00:08:22
átomos en el enlace de una forma simétrica y tendremos un enlace apolar y el momento dipolar 00:08:29
que caracteriza este enlace va a ser cero. Por otro lado, si estamos uniendo átomos de especies 00:08:36
distintas siempre habrá uno que sea más electronegativo que el otro, lo cual quiere decir 00:08:43
que la carga eléctrica que forma el enlace, que estaría entre los dos átomos, no se distribuye 00:08:48
de forma simétrica, sino que tenderá a estar siempre más próxima del átomo más electronegativo. 00:08:54
Alrededor del átomo más electronegativo habrá una pequeña carga negativa y alrededor del otro 00:09:01
una pequeña carga positiva, no reales, sólo porque en promedio los electrones de enlace estarán más 00:09:07
cerca de éste, el electronegativo, que del otro. Nosotros diremos que entonces el enlace es polar 00:09:12
porque se observa una polaridad negativa positiva en la carga eléctrica, o bien que el enlace se 00:09:18
caracteriza por un momento dipolar distinto de cero. Con esto, en este momento, para caracterizar 00:09:25
los enlaces tendremos suficiente. Las moléculas estarán formadas en general por más de un enlace. 00:09:32
Si nosotros tuviéramos una molécula formada por únicamente dos átomos y nos preguntaran por la 00:09:41
polaridad de la molécula en su conjunto, bueno, pues la polaridad de la molécula viene definida 00:09:46
por la polaridad del único enlace que hay. Así que, en esencia, una molécula diatómica formada 00:09:51
por átomos de la misma especie va a ser siempre apolar, por lo que he comentado anteriormente. Una 00:09:58
molécula diatómica formada por átomos de especies distintas va a ser siempre polar, por lo que he 00:10:04
comentado anteriormente. Ahora bien, ¿qué es lo que ocurre si en una molécula tengo varios átomos y 00:10:09
lo que tengo es que la molécula está conformada por varios enlaces más de uno. Pues bien, la 00:10:15
polaridad de la molécula depende no sólo de la polaridad de todos los enlaces que la forman sino 00:10:21
de la distribución geométrica de los mismos. Si todos los enlaces que forman la molécula son 00:10:26
apolares, en ese caso no hay nada de lo que hablar, la distribución de carga en la molécula entera es 00:10:32
perfectamente simétrica puesto que lo es en cada uno de los enlaces y la molécula será apolar. 00:10:38
Si los enlaces que forman la molécula contienen alguno que sea polar, entonces tenemos que distinguir dos casos. 00:10:44
Podría ser que los enlaces fueran polares, o sea, que la distribución de carga dentro de cada uno de esos enlaces no fuera simétrica, 00:10:53
pero que la distribución geométrica de esos enlaces fuera perfectamente simétrica y entonces los momentos dipolares de los tres enlaces, 00:11:01
esa distribución asimétrica de carga vista en su conjunto fuera cero, el momento dipolar fuera cero, 00:11:11
la distribución de carga en su conjunto fuera perfectamente simétrica. En ese caso, lo que 00:11:19
tendríamos es una molécula apolar, a pesar, insisto, de que los enlaces sí fueran polares. 00:11:24
¿Cuándo podría encontrarme eso? Pues, por ejemplo, una molécula que tuviera dos enlaces, que los dos 00:11:30
enlaces unieran átomos iguales, quiero decir distintos entre sí pero que a su vez cada una 00:11:37
de esas parejas fueran iguales entre sí, imaginaos que sus enlaces estuvieran distribuidos de esta 00:11:43
manera, perfectamente opuestos, en una misma dirección pero con sentidos opuestos. En ese 00:11:49
caso la asimetría en la distribución de cargas en uno de los enlaces se compensaría perfectamente 00:11:55
con la asimetría en la distribución de cargas del otro y a pesar de que cada uno de los enlaces 00:12:00
fuera polar, la molécula en su conjunto sería apolar. ¿Cuándo la molécula es apolar entonces? 00:12:05
Pues únicamente cuando ocurren simultáneamente dos circunstancias. La primera, que contenga 00:12:14
enlaces polares y la segunda, que la distribución de los enlaces no fuera simétrica. Volviendo al 00:12:19
ejemplo anterior donde tengo dos enlaces apolares, suponeos, perdón, dos enlaces polares, suponeos 00:12:28
que no estuvieran colocados en una misma dirección en sentidos opuestos, sino que estuvieran orientados 00:12:34
en direcciones que fueran distintas. En este caso, la asimetría en la distribución de cargas de este 00:12:40
enlace y de este otro no se compensarían, sino que habría una componente que se apoyaría. Y entonces, 00:12:47
en ese caso, sólo en ese caso, insisto, enlaces polares y una distribución geométrica que no sea 00:12:54
simétrica, solo en ese caso la molécula sería polar. ¿Por qué insisto tanto en esto? ¿Por qué 00:13:01
digo que es importante? Pues porque veremos más adelante que el comportamiento de las moléculas, 00:13:09
el comportamiento global de las moléculas, va a depender de si éstas son o no son polares. Cuando 00:13:15
hablemos del estado, el estado físico, cuando hablemos del punto de fusión, del punto de 00:13:21
ebullición, cuando hablemos de la solubilidad de las sustancias, cuando hablemos de su comportamiento 00:13:27
ácido básico, etcétera. Así que, como podéis ver, más adelante hablaremos de la polaridad de las 00:13:31
moléculas y para ello necesitaremos hablar de la polaridad de enlace. El ejemplo más típico que os 00:13:37
puedo poner de esta última circunstancia de una molécula polar es el caso de la molécula de agua. 00:13:46
Como sabéis, la molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno que se encuentra unido 00:13:52
mediante enlaces covalentes a sendos átomos de hidrógeno. El oxígeno es una especie atómica 00:13:58
más electronegativa que el hidrógeno y eso quiere decir que en cada uno de estos enlaces 00:14:06
oxígeno-hidrógeno el par de electrones de enlace tiende a estar más próximo al oxígeno que al 00:14:11
hidrógeno. Si yo examinara cada uno de estos enlaces por separado, podría asignarle al oxígeno 00:14:17
una pequeña carga negativa, delta menos, equivalente a la pequeña carga positiva, 00:14:23
delta más, que apreciaría en el hidrógeno. Estas cargas delta más y delta menos no son 00:14:29
la carga de un electrón. Lo que está ocurriendo no es que el hidrógeno ceda su electrón 00:14:36
al oxígeno, sino que el par de electrones de enlace, el que aporta el hidrógeno y el 00:14:42
que aporta el oxígeno, se encuentran en promedio más próximos al oxígeno que al 00:14:46
hidrógeno. Puesto que esto ocurre tanto con este enlace como con este otro, lo que tenemos aquí 00:14:50
representado es una carga delta más en cada uno de los hidrógenos y en total una carga 2 delta menos 00:14:58
dentro del oxígeno. Cargas aparentes, insisto, esto es lo que me parece ver cuando yo examino 00:15:04
esta molécula de lejos, pero no son cargas reales. En un momento dado el par de lecciones de enlace 00:15:10
entre el oxígeno y este hidrógeno pueden estar más próximos que el hidrógeno, pero en promedio 00:15:15
están más cerca del oxígeno, sencillamente porque el oxígeno es más electronegativo que los hidrógenos. 00:15:20
Dado que el ángulo de enlace no es 180 grados, o sea que no tengo los dos hidrógenos en la misma 00:15:27
dirección y en sentidos opuestos con respecto del oxígeno, sino que es de 104,5 grados, como podéis 00:15:34
ver aquí, lo que ocurre es que si yo observo esta molécula desde lejos, me da la sensación, parece 00:15:41
Parece que percibo una carga negativa en este extremo de aquí, en el 2Δ- que se corresponde con el oxígeno, 00:15:49
separada de esta carga positiva que veo en este otro lado, en el extremo donde se encuentran los hidrógenos en la molécula de agua. 00:15:56
Insisto, esta diferencia de cargas es una diferencia aparente, puesto que en un momento dado el par de electrones de los dos enlaces puede estar pululando y encontrarse en cualquiera de estos lugares. 00:16:04
Pero en promedio da la sensación de que esta molécula de agua es un dipolo eléctrico. Tiene un extremo con carga negativa y un extremo con carga positiva. 00:16:14
Aprovecho para mencionaros que esto que estoy contando en realidad funciona del revés. 00:16:26
Quiero decir, yo puedo predecir la polaridad del enlace sabiendo que oxígeno e hidrógeno son especies atómicas distintas. 00:16:32
Y, sabiendo que los enlaces son polares, yo puedo predecir que la molécula es apolar, puesto que el ángulo de enlace no es 180 grados, la molécula no es simétrica, como si lo sería si estuvieran los hidrógenos distribuidos en la misma dirección y en sentidos opuestos, y entonces afirmo que la molécula es polar. 00:16:41
Cuidado que esto funciona al revés. 00:17:02
Experimentalmente, los resultados que yo obtengo estudiando el comportamiento del agua 00:17:06
solo son compatibles con el hecho de que la molécula de agua sea polar. 00:17:11
Así que, experimentalmente, yo compruebo la polaridad de las sustancias. 00:17:17
Puesto que la molécula de agua es polar, esto únicamente podrá ocurrir si, voy para atrás, 00:17:22
Además, los enlaces son polares y la geometría de la molécula no es perfectamente simétrica. 00:17:27
Así que esto funciona al revés. 00:17:35
No porque yo sé que la molécula no es simétrica deduzco que la molécula de agua es polar, 00:17:37
sino que en la realidad, desde el punto de vista experimental, 00:17:43
el hecho de que la molécula de agua sea polar me permite afirmar que el ángulo de enlace no puede ser 180 grados. 00:17:46
Así que, la polaridad de las moléculas, que es algo relativamente fácil de comprobar desde el punto de vista experimental, 00:17:54
me va a permitir estudiar la geometría molecular. 00:18:00
Nosotros, en este curso, vamos a hacerlo del revés. 00:18:04
A partir de la geometría molecular que vamos a poder deducir a parte de la teoría, 00:18:07
nos van a preguntar y vamos a poder justificar si las moléculas de agua o cualesquiera otras son polares o no. 00:18:12
Pero hemos de tener en mente que, en realidad, desde el punto de vista empíricista, desde el punto de vista técnico real, esto funciona del revés. 00:18:19
La polaridad de las moléculas nos permite discutir la geometría de las moléculas y esto, a su vez, es lo que nos permite afirmar o denegar o enunciar y falsear o verificar la teoría de enlace. 00:18:27
Casi lo olvido, pero en referencia a lo que hemos visto en esta videoclase de los parámetros de enlace y sobre todo la polaridad de enlace, ya podéis resolver el ejercicio propuesto número 1. 00:18:40
Y hasta pronto. 00:19:16
Idioma/s:
es
Autor/es:
Raúl Corraliza Nieto
Subido por:
Raúl C.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial - Sin obra derivada
Visualizaciones:
117
Fecha:
27 de julio de 2021 - 17:24
Visibilidad:
Público
Centro:
IES ARQUITECTO PEDRO GUMIEL
Duración:
19′ 44″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1024x576 píxeles
Tamaño:
34.53 MBytes

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