Quimica inorganica I

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Procedimiento:

1.- según el elemento a representar, el numero atomico representa la cantidad de protones y dado que los protones son equivalentes a los electronones, el numero atomicoindicara cuandos electrones hay distribuidos en las orbitas.2.- Primero se dibujara el nucle donde se indica el simbolo del elemento; según el nivel en el que se encuentra el elemento, o la fila en que se encuentra en la tabla periodica, indicara el numero de orbitas que contendra el diagrama. Cada anillo representa un nivel.3.- en cada orbita o anillo se dibujara en formade puntos los electrones. Cada anillo tiene una cantidad maxima de electrones que puede contener: el primero contendra maximo2, elsegundo 8, el tercero 18 y el cuarto 32. No se podran dibujar electrones en el siguiente anillo si el anterior no ha cubierto toda su capacidad.

Un diagrama de Bohr es una representación visual simplificada de un átomo que fue desarrollada por el físico danés Niels Bohr en 1913. El diagrama describe el átomo como un núcleo positivamente cargado rodeado de electrones que viajan en órbitas circulares alrededor del núcleo en niveles de energía discretos.

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el número atómico del sodio (Na) es 11, por lo tanto, un átomo de sodio tiene 11 protones en su núcleo. Dado que en un átomo el número de protones es igual al de electrones, el Na tendrá 11 electrones. Estos 11 electrones están distribuidos en 3 niveles energéticoso 3 anillos, ya que el Na esta hubicado en la tercera fila de la tabla periodica.

Por tanto los 11electrones estaran distribuidos: 2 electrones en el primer nivel, 8 en el segundo y el restante, en el último nivel.

EJEMPLO

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Un símbolo de Lewis consiste en escribir el símbolo del elemento y alrededor de este un número de puntos igual que el número de electrones que se encuentran en el último nivel de energía (electrones de valencia). Cada punto representa un electrón. Para colocarlos, se coloca primero 1 iniciando en el costado derecho y se prosigue en sentido contrario a las manesillas del reloj, deacuerdo al numero de electrones que posea, una vez colocado los 4 se coloca el siguiente en la parte superior y se prosigue en el mismo sentido anterior.

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Regla del octeto de lewis

la columna o familia 18 de la tabla periódica, a la que pertenecen los gases nobles, cuenta con 8 electrones de valencia, esta característica les confiere cierta estabilidad química porque no reaccionan con otros elementos. La regla del octeto dice que la tendencia de los átomos de los elementos es completar sus últimos niveles de energía con una cantidad de electrones tal que adquiere una configuración semejante a la de un gas noble, es decir, con 8 electrones.

Por ejemplo, el cloro no se encuentra en forma de átomos (Cl), sino de moléculas (Cl2). Esto se representa con el modelo de Lewis, de esta forma:

un electrón de cada átomo de cloro, de los que se encuentran en el último nivel de energía, sera compartido de tal manera que cada átomo de cloro tiene a su alrededor 8 electrones lo que le confiere estabilidad química a la molécula.

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EJEMPLO:

El hidrógeno tiene un electrón de valencia y el flúor tiene 7. Al hidrógeno le falta un electrón para tener los mismos electrones que el helio (que es un gas noble); es decir, 2 electrones en su último nivel de energía. Por otro lado, al flúor le falta un electrón para tener el mismo número de electrones en su último nivel que los que tiene el neón (que tiene 8 electrones).

Una forma de que el hidrógeno y el flúor adquieran una configuración electrónica de gas noble es compartiendo sus electrones de valencia para formar la molécula de fluoruro de hidrógeno (HF). Este proceso se puede representar mediante el modelo de Lewis, de esta manera:

Cuando se forma esta molécula, el flúor tiene a su alrededor 8 electrones externos (igual que el átomo de neón) y el hidrógeno tiene dos (igual que el átomo de helio).

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La configuracion electronica es la manera de mostrar cómo se distribuyen los electrones en un átomo.

El orden en el que se van llenando los niveles de energía es: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p…etcEl esquema de llenado de los orbitales atómicos, lo podemos tener utilizando la regla de la diagonal, para ello debes seguir atentamente la flecha del esquema comenzando en 1s; siguiendo la flecha podrás ir completando los orbitales con los electrones en forma correcta.

Hay que respetar la capacidad máxima de cada subnivel :s = 2e-p = 6e-d = 10e-f = 14e-

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EJEMPLO:

si quieres escribir la configuración electrónica para un átomo de calcio sin carga:

1.- comienza hallando su número atómico en la tabla periódica. Su número atómico es 20..2.- Llena los orbitales de acuerdo al orden anterior hasta que alcances los 20 electrones en total:De acuerdo a la capacidad de cada orbital, El conjunto de orbitales 1s tiene dos electrones, el conjunto 2s tiene dos, el 2p tiene seis, el 3s tiene dos, el 3p tiene seis y el 4s tiene dos (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20). Por lo tanto, la configuración electrónica para el calcio es: 1s22s2 2p6 3s2 3p6 4s2.

Los átomos sin carga tendrán exactamente el número de electrones representado en la tabla periódica. Sin embargo, Si trabajas con un átomo cargado, suma o resta los electrones de la siguiente manera: suma un electrón por cada carga negativa y resta uno por cada carga positiva.

Por ejemplo, un átomo de sodio con una carga de -1 tendría un electrón adicional además de su número de base atómico de 11. Por lo tanto, el átomo de sodio tendría en total 12 electrones… teniendo el total deelectrones, el procedimiento es iguala un atomo sin carga.

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DIAGRAMA DE ORBITALES:

Es una representacion grafica de la distribucion de los electrones mediante spins(flechas) positivas (hacia arriba) o negativas (hacia abajo). Cada orbital se representa por un cuadrito cuya capacidad es de 2, un spin negativo y uno positivo en cada uno; es decir, un orbital S estara representado por un solo cuadrito (pues su limite es de 2 electrones) , mientras que un orbital P contendra 3 cuadritos (ya que su capacidad es de 6 y en cada uno caben 2).. Para el llenado correcto primero se colocan los spinspositivos de izquierda aderecha y despues los negativos en el mismo sentido.

Como semuestra en la tabla, en el litio, con 3 electrones, su segundo orbital S solo contiene 1 electronpor lo que se representa con un spin positivo. En el caso del B al haber 1 electron en el orbital P quedaran 2 cuadritos vacios y el electron se representa en spin positivo. En el O, se ocuparon los 3 spin positivos y puesto ke el orbital P tiene 4 electrones, el cuarto electron sera representado con un spin negativo colocado en el primer cuadro.

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Ejemplo: Para el Fe, tiene dos valencias positivas : + 2 , +3

Nos situamos en la columna que tiene 2 valencias (2V)

Por tanto, solo tiene dos sufijos:OSO (menor valencia , +2)ICO (mayor valencia , +3)

Entonces la nomenclatura para las dos valencias del fierro es:

Fe+2 : ion ferrosoFe+3 : ion férrico

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Ejemplo: El bromo (Br) tiene 4 valencias positivas (4V) , usamos la columna que nos indica 4 valencias:

las valencias del Br son: +1 , +3 , +5 , +7 ; según la tabla mostrada en el ejemplo anterior correspondería para cada una de sus valencias:

Prefijo HIPO + sufijo OSO : para la valencia +1Sufijo OSO : para la valencia +3Sufijo ICO : para la valencia +5Prefijo HIPER + sufijo ICO : para la valencia +7

Entonces la nomenclatura seria:Cu+1 : Ion hipobromosoCu+3 : Ion bromosoCu+5 : Ion brómicoCu+7 : Ion hiperbrómico

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ENLACE IONICO

Caracteristicas:

•Esta formado por metal + no metal•No forma moleculas verdaderas, existe como un agregado de aniones (iones negativos) y cationes (iones positivos).•Los metales ceden electrones formando cationes, los no metales aceptan electrones formando aniones.

Los compuestos formados pos enlaces ionicos tienen las siguientes caracteristicas:

•Son solidos a temperatura ambiente, ninguno es un liquido o un gas.•Son buenos conductores del calor y la electricidad.•Tienen altos puntos de fusion y ebullicion.•Son solubles en solventes polares como el agua

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ENLACE COVALENTE

Caracteristicas:•Esta basado en la comparticion de electrones. Los atomos no ganan ni pierden electrones, COMPARTEN.•Esta formado por elementos no metalicos. Pueden ser 2 o 3 no metales.•Pueden estar unidos por enlaces sencillos, dobles o triples, dependiendo de los elementos que se unen.

Las caracteristicas de los compuestos unidos por enlaces covalentes son:

•Los compuestos covalentes pueden presentarse en cualquier estado de la materia: solido, liquido o gaseoso.•Son malos conductores del calor y la electricidad.•Tienen punto de fusion y ebullicion relativamente bajos.•Son solubles en solventes polares como benceno, tetracloruro de carbono, etc., e insolubles en solventes polares como el agua.

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Tipos de enlaces covalentes

Los enlaces covalentes se clasifican en:•COVALENTES POLARES•COVALENTES NO POLARES

La diferencia en los valores de electronegatividad determina la polaridad de

un enlace.

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Cuando se enlazan dos atomos iguales, con la misma electronegatividad, la diferencia es cero, y el enlace es covalente no polar, ya que los electrones son atraidos por igual por ambos atomos.El criterio que se sigue para determinar el tipo de enlace a partir de la diferencia de electronegativad, en terminos, generales es el siguiente:

Por tanto, en el enlace covalente polar los electrones se comparten de manera desigual, lo cual da por resultado que un extremo de la molecula sea parcialmente positivo y el otro parcialmente negativo.

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ENLACE METALICO

Caracteristicas:• se caracterizan por tener pocos electrones de valencia •Esta formado por elementos metalicos. Pueden ser 2 o 3 metales.

Las caracteristicas de los compuestos unidos por enlaces metalicos son:

-Alta conductividad térmica y eléctrica-Son dúctiles (factibles de hilar) y maleables (factibles de hacer láminas)-Los puntos de fusión son moderadamente altos-Son difícilmente solubles en cualquier disolvente

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ENLACE DE PUENTE DE HIDROGENO

se produce a partir de la atracción existente en un átomo de hidrógeno y un átomo de oxígeno, flúor o nitrógeno con carga negativa. Dicha atracción, por su parte, se conoce como interacción dipolo-dipolo y vincula el polo positivo de una molécula con el polo negativo de otra.

El átomo de hidrógeno, que cuenta con carga positiva, se conoce como átomo donante, mientras que el átomo de oxígeno, fluor o nitrógeno es el átomo aceptor del enlace.

Los puentes de hidrógeno aparecen en el ADN, el agua y las proteínas, por ejemplo. Debido a su existencia, se producen fenómenos de gran importancia, que incluso aparecen de manera cotidiana. El punto de ebullición del agua, Elpunto de fusión de una sustancia, la menor densidad del hielo respecto al agua líquida y la consistencia de la glicerinaestán vinculados a la presencia de puentes de hidrógeno en las moléculas.

Las fuerzas de atraccion que se ejerce entre ambos atomos se mide en kJ/mol.

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La capacidad de las sustancias disolverse o no, en un solvente dado es cuantificada a través de la solubilidad (cantidad máxima de soluto que es posible de disolver en determinada cantidad de solvente)

La solubilidad de una dada sustancia en un solvente puede ser a afectada por determinados factores. Entre los más importantes se pueden destacar:

•La dependencia de la temperatura•El efecto de ión común•El Ph de la solución•Los equilibrios de complexación

Todos los equilibrios químicos son dinamicos, es decir, que tienen lugar simultáneamente una reacción directa y su inversa a la misma velocidad y no existe una conversión neta de reactivos en productos ni productos en reactivos

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(a) El sólido comienza a disolverse(b) Comienza a competir el proceso de disolución con el de precipitación (parte del soluto regresa a su estado de sólido(c) Se produce un equilibrio dinámico. La velocidad de disolución es igual a la velocidad de precipitación

Disolución Saturada: Cuando contiene la máxima cantidad de soluto que es capaz de disolver a una determinada temperatura.

Disolución Sobresaturada: Cuando contiene mayor cantidad de soluto de la que es capaz de disolver a una determinada temperatura, parte del soluto permanece sin disolverse.

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EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA SOLUBILIDAD

•Reacción endotérmica (reacción química que absorbe energía):

En el caso de reacciones endotérmicas el Kps aumenta con el aumento de la temperatura indicando, también un aumento de la solubilidad.

•Reacción exotérmica (reacción química que desprenda energía, ya sea como luz o calor):

En el caso de reacciones exotérmicas el Kps disminuye con el aumento de la temperatura, disminuyendo también la solubilidad.

El valor de Kps indica la solubilidad de un compuesto

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EFECTO DE LA PRESIÓN EN LA SOLUBILIDAD

Ley de Henry: La solubilidad de un gas en un líquido es proporcional a la presión de un gas sobre la disolución

La presión externa no tiene influencia sobre la solubilidad de líquidos y sólidos,pero afecta enormemente la solubilidad de los gases.

La cantidad de un gas que se disolverá en undisolvente depende de la frecuencia de colisión de lasmoléculas del gas contra la superficie del líquido y quequeden atrapadas en la fase condensada.

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Una reacción química consiste en el cambio de una o mas sustancias en otra(s). Los reactantes son las sustancias involucradas al inicio de la reacción y los productos son las sustancias que resultan de la transformación.

Reacción de Síntesis o Adición

Es cuando una o más sustancias reactivas producen apenas una única. Si todos los reactivos fuesen sustancias simples la síntesis es total y si tiene por lo menos una sustancia compuesta la síntesis será parcial.

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Reacción de Análisis o Descomposición

Es cuando una única sustancia reactiva origina dos o más sustancias como producto.

Las reacciones de análisis pueden recibir nombres particulares, de acuerdo con el agente causante de la reacción:

•Pirólisis = descomposión por el calor•Fotolísis = descomposición por la luz•Electrólisis = descomposición por la electricidad•Hidrólisis = descomposición por el agua

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Reacción de desplazamiento o simple sustitución

Son las reacciones en que un elemento químico sustituye otro elemento de un compuesto, liberándolo como sustancia simple.

Algunos ejemplos de estas reacciones son:

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Reacción de doble desplazamiento o doble sustitución

Es cuando dos sustancias compuestas intercambian entre si partes de sus estructuras. Estas reacciones son aquellas en las cuales el ión positivo (catión) de un compuesto se combina con el ión negativo (anión) del otro y viceversa, habiendo así un intercambio de átomos entre los reactantes.Un ejemplo puede ser:

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Reacciones de Combustión

Estas reacciones ocurren cuando un hidrocarburo orgánico (un compuesto que contiene carbono e hidrógeno) se combina con el oxígeno, formando agua y dióxido de carbono como productos de la reacción y liberando grandes cantidades de energía. Las reacciones de combustión son esenciales para la vida, ya que la respiración celular es una de ellas.

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reacciones de neutralización

son las reacciones entre un ácido y una base, con el fin de determinar la concentración de las distintas sustancias en la disolución.

Tienen lugar cuando un ácido reacciona totalmente con una base, produciendo sal y agua. Sólo hay un único caso donde no se forma agua en la reacción, se trata de la combinación de óxido de un no metal, con un óxido de un metal.

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reacción de óxido-reducción

se caracteriza porque hay una transferencia de electrones, en donde una sustancia gana electrones y otra sustancia pierde electrones:

• la sustancia que gana electrones disminuye su número de oxidación. Este proceso se llama Reducción.

• la sustancia que pierde electrones aumenta su número de oxidación.Esteproceso se llama Oxidación.

Por lo tanto, la Reducción es ganancia de electrones y la Oxidación es una pérdida de electrones.

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Corresponde a la carga del elemento químico; es decir, corresponde a un valor arbitrario que se le ha asignado a cada elemento químico, el cual indica la cantidad de electrones que podría ganar, perder o compartir cuando se forma un compuesto.

Para calcular el número de oxidación se deben tener en cuenta las siguientes reglas:

Regla Nº 1: El número de oxidación de cualquier átomo en estado libre o fundamental; es decir, no combinado, es cero.

Ejemplos: Pt , Cu, Au, Fe

Regla Nº 2: El número de oxidación del hidrógeno es +l, excepto en el caso de los hidruros que es –1.+1: cuando el hidrógeno se combina con un no-metal (ácido).

Ejemplos: HCl; ácido clorhídriconúmero de oxidación del hidrógeno: +1número de oxidación del cloro: –1

–1: cuando el hidrógeno se combina con un metal (hidruros)Ejemplos: NaH; hidruro de sodio

número de oxidación del hidrógeno: -1número de oxidación del sodio: +1+1

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Regla Nº 3: El número de oxidación del oxígeno es -2, excepto en los peróxido donde es -1.Ejemplos: CaO; óxido de calcio

número de oxidación del oxígeno: -2número de oxidación del calcio: +2

H2O2; peróxido de hidrógeno o agua oxigenadanúmero de oxidación del oxígeno: -1

número de oxidación del hidrógeno: +1

Regla Nº 4: Los metales tienen un número de oxidación + (positivo) e igual a su valencia.Ejemplos: Ca (calcio): valencia = 2

número de oxidación: +2Li (litio): valencia = 1

número de oxidación: +1

Regla Nº 5: Los no-metales tienen número de oxidación – (negativo) e igual a su valencia.Ejemplos: Cl (cloro): valencia = 1

número de oxidación: –1I (yodo): valencia = 1

número de oxidación: –1

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Regla Nº 6: En compuestos, el número de oxidación del Flúor (F) es siempre –1.Ejemplo. NaF: fluoruro de sodio

número de oxidación del flúor: –1número de oxidación del sodio: +1

Regla Nº 7: En las moléculas neutras, la suma de los números de oxidación de cada uno de los átomos que la forman es igual a 0.

Ejemplos: Cu2O: óxido cuprosonúmero de oxidación del cobre: +1;

como hay dos átomos de cobre, se multiplica el número de oxidación por el número de átomos de la molécula: 2 • +1= + 2.

número de oxidación del oxígeno: – 2por lo tanto: + 2 + – 2 = 0

Regla Nº 8: En un ión la suma de los números de oxidación de sus átomos debe ser igual a la carga del ión.Ejemplo: PO4

–3: fosfatonúmero de oxidación del fósforo: +5; hay 1 átomo = 1 • +5 = +5número de oxidación del oxígeno: –2; hay 4 átomos = 4 • – 2 = – 8

La molécula tiene una carga de – 3, por lo tanto, al sumar los números de oxidación del fósforo y del oxígeno, el resultado debe ser igual a – 3…… +5 + – 8 = – 3