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¿Alguna vez te has preguntado por qué nos cuesta tanto fundir un pedazo de hierro y, sin embargo, podemos hervir fácilmente agua en nuestra casa? Quizás, también te has preguntado ¿por qué algunos materiales, como el cristal, se rompen tan fácilmente si se nos escurren y se caen al suelo; en cambio, una piedra no se suele romper si se…
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Jetzt kostenlos anmelden¿Alguna vez te has preguntado por qué nos cuesta tanto fundir un pedazo de hierro y, sin embargo, podemos hervir fácilmente agua en nuestra casa? Quizás, también te has preguntado ¿por qué algunos materiales, como el cristal, se rompen tan fácilmente si se nos escurren y se caen al suelo; en cambio, una piedra no se suele romper si se nos cae de las manos. Bien, pues esto se debe a las propiedades macroscópicas de los compuestos que forman la materia. Si esto te interesa, ¡Sigue leyendo para descubrir más!
Antes de empezar a analizar las propiedades macroscópicas de los compuestos moleculares, veamos la definición de compuesto químico:
Un compuesto químico es una sustancia química formada por, al menos, dos átomos de elementos de la tabla periódica.
Veamos ahora qué son las propiedades macroscópicas:
Las propiedades macroscópicas son aquellas que derivan de la organización de sus componentes; es decir, de como sus átomos están colocados y unidos. Esto depende principalmente del tipo de enlace de los átomos que forman las moléculas.
Es muy importante que conozcamos cuáles son los tipos de enlaces, ya que dependiendo de estos, las características de los compuestos serán diferentes. En los compuestos químicos tenemos tres tipos de enlaces: enlace covalente, enlace iónico y enlace metálico. Veamos brevemente en qué consiste cada uno de ellos:
Comencemos con la definición de enlace covalente:
Los enlaces covalentes son enlaces formados por un par de electrones compartidos.
Analicemos ahora qué es un enlace iónico:
Un enlace iónico es una fuerte atracción electrostática entre iones de carga opuesta. Estos iones se forman mediante la transferencia de electrones.
Para terminar, veamos la definición del último tipo de enlace: el enlace metálico.
El enlace metálico es un tipo de enlace químico que se da en los metales. Consiste en un conjunto de iones metálicos positivos en un mar de electrones deslocalizados.
En este apartado veremos los compuestos iónicos y moleculares, así como sus propiedades.
Un metal y un no metal se enlazan mediante la donación de electrones; es decir, mediante un enlace iónico. El metal cede los electrones de su capa externa y los transfiere al no metal, que los gana. De este modo se forman dos iones que tienen la capa externa llena de electrones. Los iones se unen por una fuerte atracción electrostática y arman una red iónica gigante que se extiende en todas direcciones.
El cloruro sódico (NaCl) es un buen ejemplo de enlace iónico. Para conseguir una capa externa completa, el sodio necesita perder un electrón; entonces, lo dona al cloro, que necesita ganar uno. Así se forman iones de sodio positivos e iones de cloruro negativos, que se atraen entre sí mediante una fuerte atracción electrostática.
Figura 1: Enlace iónico en el cloruro sódico (NaCl). Observa que el sodio (Na) le cede un electrón al cloro (Cl). Como consecuencia, el sodio termina teniendo una carga positiva, por haber perdido un electrón, y el cloro una carga negativa, al haber ganado un electrón.
Aunque el enlace covalente y el enlace iónico existen en el mismo espectro, presentan propiedades muy diferentes.
Veamos, para empezar, las propiedades de los compuestos iónicos.
Cuando los no metales se unen mediante enlaces covalentes forman compuestos moleculares. En lugar de que un catión ceda sus electrones a un anión, como ocurre en el enlace iónico, el enlace covalente consiste en compartir electrones de valencia entre dos átomos.
Los compuestos moleculares son compuestos unidos por enlaces covalentes.
Para entender mejor cómo los no metales forman enlaces covalentes, veamos la siguiente figura. Aquí, un átomo de carbono se une a dos átomos de oxígeno para formar dióxido de carbono CO2. El carbono tiene cuatro electrones de valencia y el oxígeno tiene seis electrones de valencia. Ambos quieren tener las capas externas llenas (8 electrones), ¡así que comparten electrones entre ellos! Cada átomo de oxígeno compartirá dos electrones con el carbono, y el carbono compartirá dos electrones con cada átomo de oxígeno.
Figura 2: Enlace covalente en el CO2. Observa que tiene pares de electrones compartidos, que forman los enlaces covalentes.
Analicemos ahora las propiedades macroscópicas de los compuestos moleculares:
Veamos ahora ejemplos de compuestos iónicos y moleculares. Algunos ejemplos de compuestos iónicos son el CuCl y el CuSO4.
El cloruro cuproso o cloruro de cobre (CuCl) es un sólido iónico que tiene un punto de fusión de 430 °C. En química orgánica, el CuCl puede utilizarse en una reacción con sales de diazonio aromáticas para formar cloruros de arilo. También puede emplearse como catalizador en otras reacciones orgánicas.
El sulfato de cobre (II) también es un sólido iónico y tiene un punto de fusión de 200 °C. El CuSO4 tiene muchos usos, como aditivo para el suelo en agricultura y como conservante de la madera. Su principal propiedad macroscópica es que lo podemos encontrar como un polvo cristalino sin olor. Además, es soluble en agua.
Algunos ejemplos de compuestos moleculares son el N2O4 y el CO. El tetróxido de dinitrógeno (N2O4) es un gas en condiciones estándar. Su punto de ebullición es de 21,2°C. Además, puede usarse como aditivo para combustibles, por ejemplo, como propulsor de cohetes.
El monóxido de carbono (CO) también es un gas en condiciones normales, y tiene un punto de ebullición de -191,5 °C. Puede llegar a ser muy peligroso, ya que, por ejemplo, cuando una persona se intoxica con CO, estas moléculas de monóxido de carbono se unen a la hemoglobina, en lugar de a las moléculas de oxígeno.
Ya hemos visto las diferencias entre los compuestos iónicos y moleculares, así que veamos un ejemplo para saber cuándo nos encontramos con una molécula:
Decide si los siguientes compuestos son iónicos o moleculares:
Para resolver esta pregunta, necesitas saber qué hace que un compuesto sea iónico o molecular. Antes hemos dicho que los compuestos iónicos están formados por un catión y un anión, mientras que los moleculares poseen enlaces covalentes.
El Cu(NO3)2 es un compuesto iónico, porque el Cu2+ es un catión y el NO3- es un anión poliatómico conocido como carbonato.
2. CCl4
El CCl4 es un compuesto molecular, porque tanto el C como el Cl son no metales que se mantienen unidos por enlaces covalentes.
c. (NH4)2SO4
Aunque (NH4)2SO4 parece un compuesto molecular, recuerda que el ion amonio (NH4+) se considera un catión poliatómico, y el SO42- es un anión poliatómico. Como tenemos un catión y un anión, podemos decir que (NH4)2SO4 es un compuesto iónico.
Ya sabemos cómo se unen dos no metales y cómo se unen un metal y un no metal. Pero, ¿cómo se unen dos metales? Como su nombre indica, utilizan el llamado enlace metálico. Ya hemos visto antes la definición, pero recordémosla:
El enlace metálico es un tipo de enlace químico que se da en los metales. Consiste en un conjunto de iones metálicos positivos en un mar de electrones deslocalizados.
Para conseguir una capa exterior completa, cada átomo metálico renuncia a sus electrones de valencia y se convierte en un ion metálico positivo. Los electrones forman un mar de deslocalización que rodea a los iones metálicos, y toda la estructura se mantiene unida por la atracción electrostática entre los iones positivos y los electrones negativos.
Un ejemplo típico es el sodio (Na), que tiene un electrón en su capa externa. Cuando los átomos de sodio se unen, cada átomo pierde su electrón de la capa externa para formar un ion de sodio positivo. Los electrones forman un mar de deslocalización que rodea a estos iones metálicos. Observa la siguiente figura para entenderlo mejor:
Figura 3: Enlace metálico para el sodio (Na).
A continuación, vamos a centrarnos en las propiedades de las sustancias con enlaces metálicos:
Observar las propiedades de una especie suele ser una indicación útil de su tipo de unión. Esto resulta especialmente útil cuando se analizan especies que se alejan de las tendencias habituales.
Por ejemplo, el cloruro de berilio BeCl2 está formado por átomos de berilio (Be) y cloro (Cl). El berilio es un metal y el cloro es un no metal. Por eso, cabría esperar que se unieran iónicamente. Sin embargo, en realidad se unen covalentemente, formando una molécula covalente simple. Podemos deducirlo observando las propiedades de la molécula: el cloruro de berilio tiene puntos de fusión y ebullición bajos.
Aquí tienes una tabla que compara los distintos tipos de enlace y las estructuras y propiedades asociadas a ellos:
Estructura | Macromolécula gigante covalente | Molécula simple covalente | Red iónica | Red metálica |
Enlace | Covalente | Covalente | Iónico | Metálico |
Puntos de fusión y ebullición | Alto | Bajo | Alto | Medio-Alto |
Conductividad | Baja | Baja | Baja si se encuentra en estado sólido.Alta si está fundido o en disolución acuosa. | Alta |
Fuerza | Normalmente dura y fuerte | Débil | Dura, fuertes, y frágil | Maleable y dúctil |
Solubilidad en agua | Insoluble | Solubilidad variable | Soluble | Insoluble |
Las propiedades de los compuestos moleculares son las características derivadas del tipo de molécula que forman dos átomos o más que se encuentran unidos. Generalmente, esto depende del tipo de enlace que tengan (iónico, covalente o metálico).
Un compuesto molecular se forma por la unión, mediante enlace covalente, de dos o más átomos de uno o varios elementos de la tabla periódica.
Los compuestos moleculares pueden ser redes covalentes o moléculas simples.
La representación macroscópica es la representación de las propiedades macroscópicas de las sustancias. Como recordatorio, las propiedades macroscópicas son aquellas que derivan de la organización de sus componentes; es decir, de cómo sus átomos están colocados y unidos. Esto depende principalmente del tipo de enlace los átomos que forman las moléculas.
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