Instrucciones
Usted tiene las siguientes opciones en este simulador para moléculas pequeñas tanto inorgánicas como orgánicas.
- En la parte superior, aparecen los botones 2D y 3D para que pueda observar el modelo en dos o tres dimensiones.
- A continuación se presenta el modelo en dos o tres dimensiones.
- "Search" puede ser utilizado para buscar alguna molécula, escribiendo el nombre en inglés, por ejemplo al escribir, sulphuric acid (ácido sulfúrico).
- Color de fondo, sirve seleccionar el color del fondo del modelo en tres dimensiones.
- Acercar +, acerca el modelo.
- Acercar -, aleja el modelo.
- Girar X, Y, Z, para girar el modelo en tres dimensiones en los ejes x, y, z.
- Alambres, varillas y pelotas y varillas, para cambiar el modelo en tres dimensiones en esas representaciones.
- Energía, aparce en la parte superior la energía de la molécula en kJ/mol o kcal/mol.
- Minmizar por MMFF94, normalmente las estructuras iniciales que se crean en los simuladores poseen energías mucho mayores a las que tendría un objeto real, por esta razón, se utilizan algoritmos para calcular las posiciones y fuerzas originales, con el objetivo de minimizarlas y que sean más realistas.
- Arrastrar Minimizar, usted puede arrastrar un átomo, soltarlo y entonces el sistema hace un cálculo de minimización de energía.
- Simetría, muestra los planos de simetría en la molécula.
- Editar, puede editar la molécula agragando o quitando átomos y enlaces.
- Superficie VDW, la superficie de van der Waals de una molécula es una representación abstracta o modelo de esa molécula, que ilustra dónde, en términos muy generales, podría haber una superficie para la molécula en función de los cortes duros de los radios de van der Waals para átomos individuales, y representa una superficie a través de la cual la molécula podría concebirse interactuando con otras moléculas.
- PEM es el mapa de potencial electrostático.
- Carga parcial calcula la carga parcial de cada átomo.
- Tetraedros, para el caso que exista alguna átomo tetraédrico.
- Dipolos enlaces, para ver el los dipolos de todos los enlaces.
- Dipolo molecular, para ver el momento dipolar resultante de toda la molécula.
- Hibridación sp, sp2 y sp3, para ver la hibridacion del átomo de carbono.
- Anillo aromático, muestra los anillos aromáticos.
- Heteroátomo, muestra los heteroátomos en heterociclos.
- C quiral (nomenclatura R/S) y E/Z para isomería geométrica en alquenos, los descriptores R/S permiten indicar en un compuesto orgánico la configuración (la disposición espacial de los sustituyentes) de un carbono o centro quiral, estereocentro o centro estereogénico, que es el caso de un átomo de carbono con cuatro sustituyentes diferentes. Se añade R o S entre paréntesis como prefijo delante del nombre de la molécula orgánica. En caso de ser más de uno el centro estereogénico, separados por coma se indica el descriptor R o S de cada uno, precedido del número o localizador que identifica su posición.
- Invertir R/S, para cambiar la quiralidad.
- Nomenclatura E/Z en Alquenos, el sistema tradicional para nombrar los isómeros geométricos de un alqueno, en el que los mismos grupos están dispuestos de manera diferente, es nombrarlos como cis o trans. Sin embargo, es fácil encontrar ejemplos donde el sistema cis-trans no se aplica fácilmente.
- N electrones, O electrones y S electrones, para ver los electrones libres del nitrógeno, oxígeno y azufre.
- C primario, C secundario, C terciario, C cuaternario, identifica la clasificación de los átomos de carbono.
- Dadores y aceptores de puentes de hidrógeno, señala los átomos que pueden dar o aceptar puentes de hidrógeno
- Botón 2D, cuando escoge el botón 2D, la aplicación tiene su propio menú y quedan inhabilitados todos los botones 3D.
Enlace Iónico
Formación de un cristal de NaCl
Transferencia de electrones
Hay dos tipos principales de enlaces: iónico y covalente .
Los enlaces iónicos se forman por la atracción mutua de partículas de carga eléctrica opuesta; esas partículas, formadas cuando un electrón salta de un átomo a otro, se conocen como iones.
Para muchos átomos, la manera más simple de completar el nivel energético exterior consiste en ganar o bien perder uno o dos electrones.
Al eliminar un electrón de un átomo de sodio y formar un ion sodio se confiere al átomo de sodio una gran estabilidad al adquirir la configuración electrónica del gas noble neón, que tiene ocho electrones en su capa externa. Si se le agregar un electrón a un átomo de cloro para producir un ion cloruro, éste átomo adquiere la configuración electrónica externa del gas noble argón, que tiene ocho electrones en su capa externa y que es bastante estable.
El enlace iónico o electrovalente se forma cuando uno o más electrones se transfieren de un átomo a otro. Se origina así un ion positivo y uno negativo, los cuales se unen debido a una atracción electrostática. Debido a la naturaleza de este tipo de enlace, los iones formados no constituyen una molécula de uno o más iones negativos o positivos. En cambio cada ion positivo está rodeado por iones negativos y viceversa. Por tanto la fórmula para un compuesto iónico, como la del cloruro de sodio (NaCl), no indica que un ion de sodio se combina con un ion de cloruro, pero sí que la relación entre el ion sodio y el ion cloruro es de un Na+ por un Cl-. Por tanto, cuando se habla de compuestos iónicos, normalmente se utiliza el término unidad fórmula y la masa relativa de ésta debe expresarse como peso-fórmula. Sin embargo, el término peso molecular se usa a menudo para cualquier tipo de compuesto.
La forma como están ordenados los iones positivos y negativos en un compuesto iónico depende principalmente del tamaño y la carga del ion.
La atracción electrostática entre iones individuales es más bien una interacción débil. Sin embargo en la estructura cristalina formada, cada ion está rodeado por varios iones de carga opuesta. Esto hace que la fuerza de enlace en los compuestos iónicos sea muy fuerte. Los compuestos iónicos presentan puntos de fusión y puntos de ebullición relativamente altos debido a esta fuerte interacción.
La fórmula de un compuesto iónico depende simplemente de la carga de los iones que lo forman. Por ejemplo, el ion sodio tiene una carga + 1 y el ion cloruro — 1, por tanto la fórmula del cloruro de sodio es NaCl. En el caso del cloruro de calcio, puesto que el ion calcio tiene una carga + 2 la fórmula es CaCl2.
Usted puede pensar de un enlace iónico como una forma extrema de un enlace polar. En el enlace iónico, la densidad electrónica está de tal manera que todos los electrones son retenidos por un átomo. En este caso, este átomo se transforma en un ion cargado negativamente (un anión) y el otro átomo se transforma en un ion cargado positamente (un catión. En el caso del enlace iónico constituido por el fluoruro de litio (LiF). Observe que la densidad electrónica está concentrada en el átomo de flúor. En otras palabras, el F se transforma en F- y el litio en Li+ cuando forman el compuesto fluoruro de litio LiF.
Dendidad electrónica LiF
Video de enlace iónico
Ejemplo 1
Utilice configuraciones electrónicas abreviadas para mostrar la formación del compuesto iónico fluoruro de calcio, a partir de los átomos de calcio y flúor. ¿Cuál es la fórmula del fluoruro de calcio?
Respuesta
Fórmula: CaF
¡Atención!
Por ejemplo, todos los elementos de transición, excepto el paladio, tienen uno o dos electrones en su capa externa. La diferencia en la configuración electrónica entre un átomo de un elemento de transición y el siguiente, en un periodo de la tabla periódica, está en la penúltima capa externa. La mayor parte de los elementos en la primera serie de transición forma iones con carga +2. Veamos, por ejemplo, la formación del óxido de hierro (II):
Recuerde que los dos electrones 4s se separan antes que los electrones 3d, porque al eliminarlos primero se obtiene un ion de menor energía. Para el Fe+2, la configuración electrónica [Ar]3d6 tiene menor energía que la [Ar]4s23d4. El ion hierro (II), Fe+2, no tiene la configuración electrónica de gas noble. Debido a que cada energía sucesiva de ionización es mayor, se requeriría mucho más energía que la disponible en condiciones ordinarias, para eliminar los ocho electrones externos del átomo de hierro.
Sin embargo, no hay mucha diferencia de energía entre los orbitales 3d y el orbital 4s. En presencia de oxígeno, el ion hierro (II) reaccionará rápidamente formando el ion hierro (III). Debe separarse el tercer electrón de la subcapa 3d, porque en la cuarta capa ya no quedan más electrones:
¡Atención!
Guía de Estudio
Enlace Iónico
Cuestionario
- ¿Qué es un enlace iónico y cómo se forma?
Explica el proceso de transferencia de electrones entre átomos y la naturaleza de la fuerza que mantiene unidos a los iones.
- Describe la configuración electrónica que adquieren los átomos al formar iones en un enlace iónico.
¿Qué relación tiene esto con la estabilidad de los gases nobles?
- ¿Por qué la fórmula de un compuesto iónico como el NaCl no representa una molécula discreta?
Explica el concepto de unidad fórmula en los compuestos iónicos.
- ¿Cómo influyen el tamaño y la carga de los iones en la estructura cristalina de un compuesto iónico?
Describe brevemente la disposición de los iones en la red cristalina.
- ¿Qué propiedades físicas distintivas presentan los compuestos iónicos, como el punto de fusión y ebullición?
Explica la razón de estas propiedades en términos de la fuerza del enlace iónico.
- ¿Cómo se determina la fórmula química de un compuesto iónico a partir de las cargas de los iones que lo componen?
Proporciona un ejemplo diferente al cloruro de sodio y al cloruro de calcio.
- Explica la diferencia entre un enlace iónico y un enlace covalente en términos de la distribución de la densidad electrónica entre los átomos enlazados.
- ¿Qué se menciona en el texto sobre los cationes monoatómicos de los metales de transición en comparación con los aniones monoatómicos?
Proporciona un ejemplo de un catión de metal de transición y su configuración electrónica.
- ¿Por qué los metales de transición pueden formar cationes con diferentes cargas?
Relaciona esto con la energía de sus orbitales electrónicos.
Clave de Respuestas
- Un enlace iónico es la atracción electrostática entre iones de carga opuesta.
Se forma cuando uno o más electrones se transfieren de un átomo (generalmente un metal) a otro (generalmente un no metal). Esta transferencia crea un catión (ion positivo) y un anión (ion negativo), que se atraen mutuamente debido a sus cargas opuestas.
- Al formar iones en un enlace iónico, los átomos tienden a ganar o perder electrones para alcanzar una configuración electrónica estable similar a la de un gas noble.
Esta configuración generalmente implica tener ocho electrones en su capa de valencia (regla del octeto) o una capa de valencia completa. Esta configuración confiere una gran estabilidad al ion.
- La fórmula NaCl no representa una molécula discreta porque en un compuesto iónico, cada ion está rodeado por múltiples iones de carga opuesta en una red cristalina tridimensional.
La fórmula indica la proporción más simple de cationes y aniones presentes en el compuesto, que se conoce como unidad fórmula.
- El tamaño y la carga de los iones influyen en cómo se empaquetan en la estructura cristalina para maximizar las atracciones entre iones de carga opuesta y minimizar las repulsiones entre iones de la misma carga.
Los iones más pequeños y con cargas mayores tienden a formar estructuras más compactas y con mayor energía de red.
- Los compuestos iónicos presentan puntos de fusión y ebullición relativamente altos debido a la fuerte atracción electrostática entre los iones en la red cristalina.
Se requiere una gran cantidad de energía para superar estas fuertes interacciones y separar los iones, lo que resulta en temperaturas de cambio de fase elevadas.
- La fórmula química se determina asegurando que la carga total del compuesto sea neutra.
Se combinan los iones en la proporción necesaria para que las cargas positivas de los cationes se equilibren con las cargas negativas de los aniones. Por ejemplo, el óxido de magnesio se forma a partir del ion magnesio (Mg²⁺) y el ion óxido (O²⁻), resultando en la fórmula MgO.
- En un enlace iónico, hay una transferencia significativa de electrones, lo que resulta en la formación de iones con cargas completas o casi completas y una distribución de densidad electrónica muy asimétrica.
En un enlace covalente, los electrones se comparten entre los átomos, resultando en una distribución de densidad electrónica más simétrica (en enlaces no polares) o parcialmente asimétrica (en enlaces polares).
- El texto menciona que todos los aniones monoatómicos tienden a adquirir configuraciones electrónicas de gas noble al ganar electrones.
Sin embargo, no todos los cationes monoatómicos, especialmente los de los metales de transición, alcanzan una configuración de gas noble al perder electrones. Por ejemplo, el ion hierro(II) (Fe²⁺) tiene una configuración electrónica [Ar]3d⁶, que no es la de un gas noble.
- Los metales de transición pueden formar cationes con diferentes cargas debido a la pequeña diferencia de energía que existe entre los electrones del orbital s de la capa externa (n) y los electrones del orbital d de la penúltima capa externa (n-1).
Esto permite que se pierdan diferentes números de electrones con una cantidad de energía razonable, lo que lleva a la formación de iones con distintas cargas.
Preguntas de Ensayo
- Describe detalladamente el proceso de formación de un enlace iónico, incluyendo la transferencia de electrones, la formación de iones y la naturaleza de la atracción electrostática.
- Compara y contrasta las propiedades de los compuestos iónicos con las de los compuestos covalentes.
- Discute el concepto de electronegatividad y su relación con la formación de enlaces iónicos.
- Analiza la estructura cristalina de los compuestos iónicos.
- Explora las excepciones a la regla del octeto en la formación de iones, especialmente en el caso de los metales de transición.
Glosario de Términos
- Anión:
- Un ion con carga eléctrica negativa, formado cuando un átomo gana uno o más electrones.
- Catión:
- Un ion con carga eléctrica positiva, formado cuando un átomo pierde uno o más electrones.
- Configuración Electrónica:
- La distribución de los electrones de un átomo o ion en sus diferentes niveles y subniveles de energía.
- Densidad Electrónica:
- Una medida de la probabilidad de encontrar un electrón en una región específica del espacio alrededor del núcleo de un átomo o molécula.
- Enlace Covalente:
- Un tipo de enlace químico que se forma por la compartición de uno o más pares de electrones entre dos átomos.
- Enlace Iónico (Electrovalente):
- Un tipo de enlace químico que se forma debido a la atracción electrostática entre iones de carga opuesta.
- Gas Noble:
- Un elemento del grupo 18 de la tabla periódica, que se caracteriza por tener una capa de valencia completa, lo que los hace muy estables y poco reactivos.
- Ion:
- Un átomo o molécula que ha adquirido una carga eléctrica neta al ganar o perder electrones.
- Molécula:
- Un grupo eléctricamente neutro de dos o más átomos unidos por enlaces químicos.
- Peso-Fórmula:
- La suma de las masas atómicas de los átomos en la fórmula de una sustancia iónica.
- Punto de Ebullición:
- La temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido iguala la presión que rodea al líquido y el líquido cambia a un gas.
- Punto de Fusión:
- La temperatura a la cual una sustancia cambia de estado sólido a líquido.
- Regla del Octeto:
- La tendencia de los átomos a alcanzar una configuración electrónica estable con ocho electrones en su capa de valencia al formar enlaces químicos.
- Unidad Fórmula:
- La fórmula empírica de un compuesto iónico, que representa la proporción más simple de los iones presentes en la red cristalina.