3. ENLACE QUÍMICO: TABLA DE VALENCIAS DE LOS ELEMENTOS

La valencia de un elemento indica el número de enlaces que puede formar un elemento.

Fijándote en ella, elabora tu propia  tabla con los nombres, símbolos y valencias de los elementos

- alcalinos
- alcalino-térreos
- térreos   (solo boro y aluminio)
- grupo del carbono
- grupo del nitrógeno
- anfígenos
- halógenos
- metales de transición: hierro, cobalto, níquel, cobre, cinc, platino, plata, oro y mercurio.

2. ENLACE QUÍMICO: ENLACE IÓNICO

El enlace iónico se produce cuando se combinan un metal y un no metal. El metal alcanza la configuración electrónica de gas noble perdiendo electrones (convirtiéndose en catión). El no metal gana electrones (convirtiéndose en un anión). Catión y anión tienen cargas opuestas, por lo que se atraen eléctricamente y se produce así el enlace entre ellos:

• Al sodio le sobre un electrón para completar su último nivel de energía: 

Na: 1s² 2s² p⁶ 3s¹

^{Si pierde un electrón se forma el catión sodio :} Na⁺ : 1s² 2s² p⁶

• Al cloro le falta un electrón para completar su último nivel de energía: 

Cl: 1s² 2s² p⁶ 3s²p⁵

^{Si gana un electrón se forma el anión cloruro:}Cl^- :1s² 2s² p⁶ 3s²p⁶

• El sodio le cede su electrón de valencia al cloro y se forman los iones.

• Catión y anión se atraen electrostáticamente:

• Este proceso no se produce sólo entre un anión cloruro y un catión sodio, sino entre muchos simultáneamente, de modo que se forma una red iónica. Dependiendo de la carga del anión y del catión las redes pueden tener distintas formas; en el caso del cloruro de sodio, se forma una red cúbica:

Los compuestos iónicos presentan las siguientes PROPIEDADES:

1. Son sólidos a temperatura ambiente.
2. Tienen temperaturas de fusión y ebullición muy elevadas.
3. Son duros pero frágiles.
4. Se disuelven en agua.
5. No conducen la corriente eléctrica cuando están en estado sólido, pero sí la conducen cuando están fundidos o disueltos.

1. Explica la diferencia entre dureza y fragilidad

2. Justifica las propiedades anteriores en función de la fuerza que produce el enlace iónico.

3. Considera los siguientes compuestos: fluoruro de potasio, KF ; sulfuro de sodio , Na2S ;  sulfuro de calcio, CaS. Explica en cada caso:

a) Cómo se forma el anión y cómo se forma el catión

b) Cómo se forma la red iónica.

1. ENLACE QUÍMICO

Casi todas las sustancias que encontramos en la naturaleza están formadas por átomos unidos. Las fuerzas que mantienen unidos los átomos en las distintas sustancias se denominan enlaces químicos.

Los átomos se unen porque, al estar unidos, adquieren una situación más estable que cuando estaban separados. Esta situación suele darse cuando el número de electrones que poseen los átomos en su último nivel es igual a 8, estructura que coincide con la de los elementos del grupo 18 o gases nobles. Los gases nobles tienen muy poca tendencia a formar compuestos y suelen encontrarse en la naturaleza como átomos aislados.

Los átomos se unen para formar enlaces porque así 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.

Las propiedades de las sustancias son consecuencia de los elementos que las forman y del tipo de enlace que se ha producido entre ellos.

EL SISTEMA PERIÓDICO

La gran cantidad de elementos químicos que a lo largo de la historia se fueron descubriendo, llevó a diferentes científicos a establecer un orden que explicara por ejemplo, su número y la variedad en sus propiedades.

El primero en intentar establecer una clasificación fue Lavoisier, que a finales del siglo VXIII los dividió en metales y no metales.

Tras varios intentos, a finales del siglo XIX Meyer  y Mendeleiev, trabajando por separado llegaron a la misma conclusión, elaborando una tabla en la que los elementos se ordenaban por su masa atómica creciente.

Cuando se vio que era el número de protones el que determinaba el comportamiento químico de los elementos, se decidió ordenarlos por el número atómico creciente. Moseley en 1913 elaboró el primer sistema periódico tal como lo conocemos actualmente.

En la tabla actual podemos distinguir filas horizontales , a las que llamamos períodos  y columna verticales, llamadas grupos o familias.

Hay 18 grupos. Todos los elementos del mismo grupo tienen el mismo número de electrones de valencia en la capa externa. Por eso presentan propiedades similares.

Escribe la  configuracion electrónica de Li, Be, B, C, N, O, F y Ne. ¿Cuántos electrones de valencia tendrán los elementos de estos grupos? 

Los elementos del mismo período tienen el mismo número de niveles de energía, que coincide con el número de período.

Compruébalo con los elementos : Be y C;  Al y S.

Teniendo en cuenta la posición respecto del grupo y del período de los elementos Ba, Te y I, deduce cómo será la configuración electrónica de su última capa.

Además de grupos y períodos, también distinguimos los siguiente bloques:

• Elementos representativos
• Elementos de transición
• Elementos de transición interna

Los elementos representativos terminan su configuración electrónica en orbitales s y p. Escribe la configuración electrónica del escandio (Sc) y del cerio (Ce) y deduce cuál es la característica en la configuración electrónica de los elementos de transición y en los elementos de transición interna.

Los elementos que se hacen estables perdiendo electrones se denominan metales, los elementos que se hacen estables ganando electrones se llaman no metales. Se denominan semimetales elementos que pueden comportarse como metales y como no metales. 

Calcula el porcentaje de elementos metálicos y el de elementos no metálicos que hay en la tabla periódica.

ACTIVIDAD VOLUNTARIA

Entre todos los elementos semimetálicos hay dos de gran importancia para la industria electrónica, el silicio y el germanio. Averigua para qué se utilizan estos elementos.

Puedes repasar estos conceptos en el siguiente vídeo:

Si quieres saber más cosas acerca de los elementos del Sistema Períodico, accede a una tabla interactiva en el siguiente enlace:

TABLA PERIÓDICA INTERACTIVA

9. CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DE IONES

Un ion es un átomo que ha perdido o ha ganado electrones, por lo que tiene carga eléctrica.

Un átomo pierde o gana electrones en su capa de valencia para conseguir la estabilidad química, esto es, tener 8 electrones en su capa externa. A esto se le llama completar el octete.

Si el átomo gana electrones, se queda con un exceso de carga negativa. Le llamamos ANIÓN.

Por ejemplo: el átomo de cloro tiene la configuración electrónica

Para completar el octete necesita un electrón en la capa externa (nivel 3). Si capta un electrón tendrá 17 protones en el núcleo y 18 electrones en la corteza, y por tanto, un exceso de una carga negativa. Se formará el anión cloruro Cl^-

Los aniones se nombran añadiendo la terminación -uro al nombre del elemento 

Si el átomo pierde electrones, se queda con un exceso de carga positiva. Le llamamos CATIÓN.

Por ejemplo: el átomo de sodio tiene la configuración electrónica

Para completar el octete pierde el electrón de la capa externa (nivel 3) y se queda con la capa 2, que tiene 8 electrones, como capa externa. Se formará el catión sodio Na⁺

¿Qué iones formarán los siguientes elementos? Escribe su símbolo, su configuración electrónica y su nombre:  K, P, O, Mg, N

   Página 29: ejercicios 7, 8,9

8. CONFIGURACIONES ELECTRÓNICAS

El comportamiento químico de un elemento  viene determinado por su configuración electrónica, principalmente por la capa más externa , denominada capa de valencia. Los electrones que se sitúan en esta capa reciben el nombre de electrones de valencia.

Si nos fijamos en la configuración electrónica, por ejemplo, del potasio o del nitrógeno

Podemos ver que el potasio:

- Tiene 4 niveles de energía

- Su capa de valencia es "s1"

- Tiene 1 electrón de valencia

Y el nitrógeno:

- Tiene 2 niveles de energía

- Su capa de valencia es "s2p3"

- Tiene 5 electrones de valencia

Escribe las configuraciones electrónicas de: Cloro, Carbono, Calcio, Azufre. Indica en cada caso: cuántos niveles de energía tiene; cuál es su capa de valencia; cuántos electrones de valencia tienen.

En 1916 G. Lewis propuso un método para representar la capa de valencia de los elementos químicos: las estructuras de Lewis. Consisten en representar los electrones de la capa de valencia mediante puntos:

A partir de las correspondientes configuraciones electrónicas, justifica las estructuras de Lewis de: H, Li, N, O, F, Ne.

 Ejercicios página 29 : 1,2,3,4,6