Fundamentos Esenciales de Química: Enlace, Reacciones y Estructuras Cristalinas

Fundamentos del Enlace Químico y Estructuras Moleculares

El enlace químico es la unión de dos o más átomos con un único fin: alcanzar la estabilidad y formar moléculas. Los átomos tienden a poseer la configuración electrónica del gas noble más próximo. Para ello, cederán, aceptarán o compartirán electrones hacia, de o con otros átomos, formando así moléculas complejas.

Tipos de Enlace Químico

• Enlace Covalente

  Unión entre átomos donde se produce una compartición de electrones. Los átomos que forman este tipo de enlace son de naturaleza no metálica.

• Enlace Iónico

  Unión de átomos que resulta de la atracción electrostática entre iones de carga opuesta, es decir, entre un elemento fuertemente electropositivo y otro fuertemente electronegativo.

• Puente de Hidrógeno

  Fuerza atractiva entre un átomo electronegativo y un átomo de hidrógeno unido covalentemente a otro átomo electronegativo.

• Fuerzas de Van der Waals

  Fuerzas atractivas o repulsivas entre moléculas, distintas a aquellas debidas a enlaces covalentes o a la interacción electrostática de iones con otros iones o con moléculas neutras.

• Enlace Metálico

  Enlace químico que mantiene unidos los átomos de los metales entre sí, caracterizado por la deslocalización de electrones.

Estructuras y Agregados Atómicos

Moléculas y Macromoléculas

• Moléculas

  Partícula más pequeña que conserva todas las propiedades físicas y químicas de una sustancia, y se encuentra formada por dos o más átomos. Los átomos que forman las moléculas pueden ser iguales o distintos.

• Macromoléculas

  Sustancias que poseen una masa molecular elevada, formadas por un elevado número de átomos.

Cristales y sus Clasificaciones

Un cristal es un sólido homogéneo que exhibe un orden interno periódico de sus partículas constituyentes, ya sean átomos, iones o moléculas.

Tipos de Cristales

• Cristales Covalentes

  Sólidos cuyos átomos están unidos mediante enlaces covalentes, y se disponen formando una red cristalina tridimensional, donde cada átomo se une a sus vecinos. Son extremadamente duros y difíciles de deformar, y generalmente malos conductores del calor y la electricidad.

• Cristales Iónicos

  Formados por iones positivos y negativos unidos entre sí mediante fuerzas electrostáticas. Cuando el cristal se somete a una temperatura elevada, los iones adquieren movilidad y su conductividad eléctrica aumenta.

• Cristales Moleculares

  Son sustancias cuyas moléculas son apolares. La característica fundamental de este tipo de cristal es que las moléculas están unidas por las débiles fuerzas de Van der Waals. Su conductividad es nula y son relativamente deformables.

• Cristales Metálicos

  La estructura es más simple, ya que cada punto de la red cristalina está ocupado por un átomo del mismo metal. Se caracterizan por tener electrones de valencia débilmente ligados. Los iones metálicos están cargados positivamente. Su conductividad térmica y eléctrica es excelente debido a la presencia de electrones deslocalizados.

Cambio Químico y Reacciones

En un cambio físico no se altera la estructura intrínseca de la sustancia, mientras que en un cambio químico sí.

Reacciones Químicas

Las reacciones químicas son procesos en los que una o más sustancias (reactivos) se transforman en una o más sustancias diferentes (productos).

Manifestaciones de Reacciones Químicas

• Cambio de olor
• Cambio de color
• Desprendimiento de gases
• Formación de precipitados

Cambios Energéticos en Reacciones

• Reacciones Endotérmicas: Absorben energía del entorno.
• Reacciones Exotérmicas: Liberan energía al entorno.

Tipos de Reacciones Químicas

• Reacción de Combinación (Síntesis)

  La unión de dos o más sustancias (átomos o moléculas) para formar una nueva sustancia más compleja.
  Fórmula general: A + B → AB

• Reacción de Descomposición

  Separación de una sustancia compleja en dos o más sustancias más simples.
  Fórmula general: AB → A + B

• Reacción de Doble Descomposición (Metátesis)

  Se intercambian los componentes de dos compuestos.
  Fórmula general: AB + CD → AD + CB

• Reacción de Desplazamiento (Sustitución Simple)

  Un elemento desplaza a otro en un compuesto.
  Fórmula general: AB + C → CB + A

Velocidad de Reacción

La velocidad de reacción mide la rapidez con la que los reactivos se consumen o los productos se forman.

Fórmula de la Velocidad de Reacción

Velocidad = Δ[Reactivo] / Δt (expresada comúnmente en mol/s o M/s)

Clasificación de Reacciones por Fase

• Reacciones Homogéneas

  Los reactivos se encuentran en la misma fase (estado de agregación).

• Reacciones Heterogéneas

  Los reactivos se encuentran en diferentes fases (estados de agregación).