Propiedades físicas de los enlaces químicos

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Los enlaces químicos se pueden definir cómo la atracción entre átomos, iones o moléculas, y son los responsables de la formación de los compuestos químicos. Estos son el resultado de fuerzas electroestáticas en el caso de enlaces iónicos o compartiendo electrones como sucede en los enlaces covalentes.

Asi mismo, los enlaces químicos pueden ser clasificados en enlaces fuertes o primarios y en enlaces secundarios o débiles. Los enlaces primarios son los enlaces covalentes, iónicos y metálicos, mientras en los enlaces débiles se pueden encontrar las interacciones dipolo-dipolo, fuerza de dispersión de London y los puentes de hidrogeno. Estos enlaces débiles generalmente no son responsables de compuestos, pero si influyen en las propiedades químicas y físicas de estos.

Enlaces químicos

Los enlaces químicos son los responsables de la conformación y las propiedades de la materia a nivel macroscópico. Los enlaces se pueden formar entre átomos semejantes o entre átomos distintos, inclusive pueden existir enlaces entre moléculas diferentes, como en el caso de los compuestos de coordinación.

Estos enlaces pueden generarse a través de diversos mecanismos; un enlace iónico se genera entre dos átomos que tienen un diferencial de electronegatividad alto, que genera que el átomo con menor electronegatividad “ceda” electrones al de mayor electronegatividad. En realidad, el electron es compartido por ambos átomos, pero permanece mayor tiempo con el átomo más electronegativo.

Cuando la diferencia de electronegatividades es menor entre los átomos, el o los electrones que hacen el enlace son compartidos de manera mas equitativa entre los átomos, a este tipo de enlace se le llama enlace covalente.

Cuando se enlazan dos átomos del mismo elemento, su diferencia de electronegatividad es 0, y se genera un tipo de enlace llamado covalente coordinado.

También se pueden establecer enlaces químicos entre átomos sin la intervención de electrones compartidos, un ejemplo de esto son los enlaces dipolo – dipolo que se generan cuando los dipolos parciales que se generan dentro de las moléculas interactúan entre sí, estableciendo una relación entre las moléculas.

Si una molécula posee átomos de hidrogeno, pueden aparecer los llamados puentes de hidrogeno, que aprovechan el diferencial parcial que se observa en un átomo de hidrogeno cuando este comparte su electron en un enlace, este tipo de enlaces se encuentra frecuentemente en solventes.

Existen muchos tipos de interacciones más, que son determinados por la mecánica cuántica y las características propias de cada elemento y compuesto, y cada una de estas interacciones determinan características y propiedades macroscópicas tanto de materiales puros como de compuestos. Un ejemplo clásico es el aumento en el punto de fusión de un sólido. Un compuesto con enlaces iónicos tendrá un punto de fusión mayor en comparación con un compuesto con enlaces covalentes.

En esta experiencia, se estudiaran algunas propiedades físicas de los enlaces químicos y se correlacionara su comportamiento con los tipos de enlace que poseen.

Materiales

• 12 tubos de ensayo
• Gradilla
• 4 vidrios de reloj
• Balanza analítica
• Mechero Bunsen
• Plancha de calentamiento
• 4 cucharillas de combustión
• Pinzas para tubo de ensayo
• Varilla de agitación
• 1 beaker de 500 mL
• 2 beaker de 100 mL

Reactivos

• Cloruro de sodio
• Acido esteárico
• Dióxido de silicio *
• Limadura de hierro
• Agua destilada
• Ciclohexano

* El dióxido de silicio puede ser reemplazado por arena lavada y filtrada

Procedimiento

Puntos de fusión y solubilidad

En vidrios de reloj colocar 1 g de cloruro de sodio, acido esteárico, dióxido de silicio (o arena) y viruta de hierro. Probar la dureza de cada sustancia con la ayuda de una varilla de agitación presionando el solido contra el vidrio de reloj. Identifique y clasifique las sustancias segun con su dureza estimada.

Tomar una pequeña cantidad de una de las sustancias entre sus dedos (no debe retirarse los guantes) y pruebe su textura y propiedades mecánicas. ¿la sustancia se puede doblar? ¿queda adherida a los dedos? ¿se puede triturar fácilmente). Repetir el procedimiento con las demás sustancias. Anotar las observaciones realizadas.

Tomar 4 tubos de ensayo y depositar 0.1 g de cada una de las sustancias. Calentar a baño de maría a ebullición por espacio de 2 minutos y observar que sustancias se han fundido.

Las sustancias que no se fundieron en el paso anterior se transfieren a cucharillas de combustión y se someten a calentamiento a llama directa por espacio de 5 minutos o menos si se funde antes. Anotar las observaciones.

Tomar un par de tubos de ensayo limpios y secos y agregar a cada uno 0.25 g de cloruro de sodio. En uno de los tubos agregar 2.5 mL de agua destilada y al otro 2.5 mL de ciclohexano. Agitar y observar si se disuelve el cloruro. Repetir el procedimiento con las demás sustancias. Anotar las observaciones.

Conductividad eléctrica

En las sustancias colocadas en los vidrios de reloj comprobar la conductividad eléctrica empleando un multímetro o medidor de corriente. Toque con los electrodos la sustancia con el multímetro calibrado para medir la menor cantidad de corriente y observe si se registra un valor. Si el valor excede el límite de detección del multímetro ajústelo hasta obtener un valor de medición**. Limpiar los electrodos del multímetro entre medición de cada sustancia.

En un beaker de 100 mL colocar 25 mL de agua destilada y medir su conductividad, en otro beaker colocar 25 mL de ciclohexano y medir su conductividad. Anotar los valores determinados.

En los tubos de ensayo preparados con anterioridad para comprobar la solubilidad de las sustancias ensayadas, medir la conductividad de cada una de las soluciones y anotar sus valores. Se deben limpiar los electrodos del multímetro entre cada medida enjuagándolos con un poco del solvente de la solución a medir y secándolos.

** Cada equipo tiene limites y tolerancias distintas, consulte el manual del equipo o una persona experta antes de manipularlo.

Después del experimento

Para cada sustancia estudiada, resumir las observaciones hechas y correlacionar la información obtenida con las propiedades que se reportan en literatura para la misma.

Comparar como los tipos de enlaces químicos presentes en las sustancias y en los solventes afectan las propiedades medidas y su solubilidad.

Realizar una clasificación de las sustancias con base a su dureza relativa, punto de fusión relativo, solubilidad y conductividad eléctrica.

Recomendaciones de seguridad

En todo momento se deben utilizar los elementos de seguridad básicos en el laboratorio de química (bata de laboratorio, guantes, gafas de seguridad y demás que sean exigidos por las normas internas, locales o nacionales. Los residuos generados por la práctica deben ser dispuestos de manera adecuada según las normas de laboratorio y las normas locales y nacionales respectivas.

Mayor información

7: Electrical Conductivity of Aqueous Solutions (Experiment)

Clasificación

Nivel: Universitario

Tipo: Practica de enseñanza

Riesgo: bajo

• Electrolitos débiles y fuertes
• Determinación del punto de fusión – método de Thiele
• Propiedades de alcoholes y fenoles
• Tipos de reacciones químicas (experimento)