Enlace Químico

1. Enlace Químico Dr. Jorge Garza Olguín Coordinador del Laboratorio de Supercómputo y Visualización en Paralelo Universidad Autónoma Metropolitana - Iztapalapa

2. Breve descripción del curso • Presentación del expositor • Presentación de asistentes • Definición de la química • La química en la ciencia

3. Temario • La química en el siglo XIX • Dalton • Experimentos electroquímicos • Teoría de los tipos • Valencia • Clasificación de los elementos

4. La estructura electrónica de los átomos • El modelo de Bohr • Ideas principales de la mecánica cuántica • Partícula en una caja • Átomo de hidrógeno y su espectro • Átomos polielectrónicos • Propiedades periódicas

5. Enlace iónico • La energía de formación de un enlace iónico • Entalpía de red • Ciclo de Born-Haber • Radio iónico • Enlace covalente • El enlace del par compartido • Teoría de Lewis • Regla del octeto • Resonancia • El enlace covalente coordinado

6. Estructura de las moléculas • La teoría de repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia (VSEPR) • Enlaces polares • Concepto y escalas de electronegatividad • Polaridad de una molécula

7. Orbitales y enlaces químicos • La teoría de enlace de valencia • Hibridación de orbitales atómicos • Bibliografía • Cruz D., Chamizo J. A. y Garritz A. • Estructura atómica: Un enfoque químico. • Addison-Wesley Iberoamericana. México 1991 • De la Selva T. • De la alquimia a la química • Fondo de Cultura Económica. México 2000

8. Definir los siguientes términos: • Átomo • Molécula • Valencia • Estructura molecular • Peso atómico • Masa atómica • Tabla periódica

10. Conceptos de átomos y moléculas Dalton (1766-1844) Antecedentes: Newton (mecánica clásica) Lavoisier (conservación de la materia) Priestley Cavendish Proust Richter } Gases } Primeras ideas de Combinación química

11. Teoría atómica de Dalton (1808 y 1810) • La materia está compuesta de partículas muy pequeñas (que no podemos ver) • llamadas átomos. • Los átomos de un elemento son idénticos en todas sus propiedades. • Diferentes elementos están hechos a partir de diferentes átomos. • Los compuestos químicos se forman de la combinación de átomos de dos o más • elementos, en un átomo compuesto. • Los átomos son indivisibles y conservan sus características • durante las reacciones químicas. • En cualquier reacción química, los átomos se combinan en proporciones • numéricas simples. Por ejemplo, un átomo de A se combina con un átomo de B, • dos de A con tres de B, y así sucesivamente.

12. http://www.chemsoc.org/exemplarchem/entries/2001/robson/symbolspart1.htmhttp://www.chemsoc.org/exemplarchem/entries/2001/robson/symbolspart1.htm El concepto de átomo generó controversia! • Actividad: • Discutir los conceptos que ahora prevalecen en la química. • Discutir las errores que contiene la teoría de Dalton.

13. Gay-Lussac (1808) Después de estudiar reacciones en gases concluye ..los gases se combinan siempre en la relación más simple cuando interactúan entre sí, siendo las relaciones 1:1, 1:2 y 1:3. 1 volumen de nitrógeno+3 volúmenes de hidrógeno=2 volúmenes de amoníaco 1 volumen de oxígeno+2 volúmenes de hidrógeno=2 volúmenes de agua 1 volumen de nitrógeno+1 volumen de oxígeno=1 volumen de monóxido de nitrógeno 1 volumen de hidrógeno+1 volumen de cloro=1 volumen de cloruro de hidrógeno Resultados nunca aceptados por Dalton%&$·/(@@##

14. Tomemos el último ejemplo para mostrar el malestar de Dalton + H Cl HCl HCl ¿Cuál sería la predicción de Dalton?

15. Amadeo Avogadro (1776-1856) • Hipótesis de Avogadro • Los átomos de un gas pueden combinarse entre sí, formando • moléculas integrales (átomos compuestos) de dos o más • átomos del mismo elemento. • Volúmenes iguales de diferentes gases deben de contener • el mismo número de moléculas.

16. Uso de las ideas de Avogadro + H Cl HCl HCl En 1814 Ampère propuso ideas similares Ambos investigadores fueron ignorados por una vaca sagrada (Jans J. Berzelius)

17. Experimentos electroquímicos William Nicholson (1753-1815) Anthony Carlisle (1768-1840) Agua + paso de corriente Hidrógeno + oxígeno El enlace químico es de naturaleza eléctrica!!!!!!!

18. Humphry Davy (1778-1829) Lo que se le ponía enfrente sales Sodio y Potasio

19. Jans J. Berzelius (1779-1848) Los átomos de los elementos son dipolos eléctricos con una carga predominantemente positiva o negativa, excepto el hidrógeno que es neutro. - + Dipolo eléctrico Expresión para un dipolo

20. Electrostática del dipolo eléctrico Recordar la ley de Coulomb +Q a r a -Q

21. Berzelius negaba la existencia de moléculas poliatómicas con átomos del mismo elemento ¿porqué? Como los átomos tenían cargas eléctricas Carga negativa K H O Sus ideas funcionaban bien en sales pero en compuestos orgánicos fallaban

22. Compuestos orgánicos e inorgánicos • Orgánicos: Formados a partir de una fuerza vital • Inorgánicos: Gobernados por leyes químicas y físicas • de la naturaleza no viviente Lectura en pag. 10 Experimento de Friedrich Wöhler 1828 Urea (orgánico) Cianato de amonio (inorgánico) Isómeros!!

23. C2H5 H H C2H5 C2H5 H H H H N N N H H C2H5 H C2H5 C2H5 O O O Teoría de Tipos Amoniaco Agua

24. HCl HCl HCl HCl H H Cl Cl Cl Cl + + = C2H5 Cl C2H5 H Hidrógeno H Cl + + = Hidrocarburos del tipo H2 Concepto de isómero! (problema 1.8 butano)

25. Kolbe (1818-1884) Fórmulas de los tipos a fórmulas estructurales La química como una ciencia básica

26. Valencia Edward Frankland (1825-1899) Fundador de la organometálica Leer cita en la página 14 Valencia: Poder de combinación

27. Kekulé (1829-1896) y Couper (1831-1896) Química orgánica estructural Átomo de carbono tetravalente Lectura de la página 18 y anécdota de Kekulé

28. La Tabla Periódica

29. La Tabla periódica • Los pesos atómicos • Ley de Dulong y Petit • Ley del isomorfismo • La ley periódica

30. Xe sobre Ni

31. Xe sobre Ni

32. Fe sobre Cu

33. Descubrimiento del electrón 1897 Rayos catódicos (relación m/e) J. J. Thomson 1909-1913 Carga del electrón Millikan

34. Espectro electromagnético E=A sen2(x/-t) =c c=3x108 m/s =7800-6220(Å)..Rojo (encontrar la frecuencia)

35. Radiación del cuerpo negro Hipótesis de Planck (1900) La radiación se emite en paquetes de energía E=n h  h=6.6262x10-34 J s Constante de Planck

36. Explicación del efecto fotoeléctrico Einstein (1905) Las ondas se comportan como partículas con energía E=h La luz se comporta como onda y como partícula

37. El núcleo atómico Geiger y Marsden (1909) Partículas alfa sobre oro Modelo de Rutherford (1911) Inestabilidad del modelo planetario

38. Espectros atómicos Pags. 227 arriba o 28 abajo

39. Modelo de Bohr Pags. 230 arriba o 30 abajo

40. Dualidad de la materia De Broglie 1923 =h/p p=m v; cantidad de movimiento

41. La ecuación de Schrödinger (1926) Intepretación física: Max Born (1927) El cuadrado de la función de onda es el que tiene el sentido físico.

42. Partícula en una caja

43. Atomo de hidrógeno

44. Principio de incertidumbre de Heisenberg (1927) ( x)(p)ħ/2

45. Atomos de muchos electrones Pauli (1925): Principio de exclusión. Existencia de 4 números cuánticos. Ya se sabía de las ocupaciones en los átomos. Regla de máxima multiplicidad

46. Propiedades electrónicas Potencial de ionización Afinidad electrónica Electronegatividad

47. Enlace iónico • Propiedades macroscópicas: • En forma sólida conducen bastante mal la electricidad • Al fundirse son buenos conductores (presencia de iones, no • Existe una prueba contundente de que existen) • Los compuestos tienen puntos de fusión y ebullición altos • Son sustancias frágiles (separación mecánica) • Solubles en solventes polares.

48. Formación del enlace iónico Grupos IA, IIA y parte del IIIA Grupos VIIA, VIA y el nitrógeno Discutir propiedades atómicas

49. Energía de Red cristalina • Constante de Madelung • Ecuación de Born-Landé pags. 276-287 arriba

50. Estructura del NaCl Cloro Cúbica centrada en la cara