Propiedades Fundamentales de Compuestos Químicos: Iónicos, Covalentes y Metálicos

Propiedades de los Tipos de Enlaces Químicos

Propiedades de los Compuestos Iónicos

• A temperatura ambiente son sólidos cristalinos.
• Presentan altos puntos de fusión y ebullición, debido a las intensas fuerzas eléctricas en la red cristalina, lo que implica una elevada estabilidad térmica y requiere gran cantidad de energía para su ruptura.
• Son duros y frágiles. La dureza indica oposición a ser rayados, pero la fragilidad se debe a que, al ser sólidos iónicos muy compactos, un pequeño desplazamiento rompe los enlaces.
• Son solubles en disolventes polares (como el agua), pero insolubles en disolventes orgánicos apolares.
• En estado sólido no conducen la electricidad, ya que los iones están en posiciones fijas en la red cristalina y no pueden desplazarse.

Propiedades de los Compuestos Covalentes Moleculares

• Debido a las débiles fuerzas intermoleculares, la mayoría de estas sustancias son gases a temperatura y presión ambiente. Algunas son líquidas (agua, alcohol etílico) o sólidas (yodo, azufre).
• Presentan bajos puntos de fusión y ebullición.
• No conducen la electricidad, ya que los electrones están ligados en el enlace covalente.
• Solubilidad: Las moléculas polares (como el $\text{NH}_3$) se disuelven en agua ($\text{H}_2\text{O}$, polar). Las sustancias apolares (como el $\text{I}_2$) se disuelven en disolventes apolares (como el $\text{CCl}_4$).

Propiedades de Sólidos Covalentes Cristalinos

• Se caracterizan por fuertes enlaces covalentes que unen a los átomos en la red.
• Presentan altos puntos de fusión y ebullición.
• Son muy duros y resultan insolubles en cualquier tipo de disolvente.
• Generalmente, no son conductores de la electricidad (con la excepción del grafito) ni buenos conductores del calor.

Propiedades de los Metales

• Son sólidos a temperatura ambiente (excepto el mercurio).
• Presentan altas densidades, así como altos puntos de fusión y ebullición.
• Son opacos y poseen un brillo metálico, lo cual se explica por su gran capacidad para reflejar la luz incidente.
• Son dúctiles (se pueden estirar en hilos finos) y maleables (se pueden laminar en chapas delgadas).
• Son buenos conductores del calor y la electricidad.

Conceptos Clave en Estructura y Energía Atómica

Geometría Molecular (Teoría VSEPR)

La notación $\text{AB}_n\text{E}_m$ describe la geometría molecular, donde A es el átomo central, B son los átomos unidos y E son los pares de electrones no enlazantes:

• $\text{AB}_2\text{E}$: Angular (Apolar)
• $\text{AB}_3\text{E}$: Pirámide trigonal (Polar)
• $\text{AB}_2\text{E}_2$: Angular (Polar)
• $\text{AB}_4\text{E}$: Tetraédrica (Polar)
• $\text{AB}_3\text{E}_2$: Forma de T (Polar)
• $\text{AB}_2\text{E}_3$: Lineal (Apolar)
• $\text{AB}_5\text{E}$: Pirámide cuadrada (Polar)
• $\text{AB}_4\text{E}_2$: Plana cuadrada (Apolar)

Series Espectrales del Hidrógeno

Las transiciones electrónicas en el átomo de hidrógeno dan lugar a series espectrales definidas por el nivel final ($n_f$):

• $n_f = 1$: Serie de Lyman
• $n_f = 2$: Serie de Balmer
• $n_f = 3$: Serie de Paschen
• $n_f = 4$: Serie de Brackett
• $n_f = 5$: Serie de Pfund

Hipótesis de Planck y Cuantización de la Energía

La Hipótesis de Planck establece que la energía no se emite ni se absorbe de forma continua, sino de manera discontinua, en paquetes discretos llamados "cuantos" de energía, cuya magnitud se calcula mediante la siguiente relación:

$$\text{E} = h \cdot f$$

Donde:

• $\text{E}$: Energía del cuanto o fotón (en Julios, J).
• $h$: Constante de Planck $= 6.624 \times 10^{-34} \text{ J} \cdot \text{s}$.
• $f$: Frecuencia de la radiación (en $\text{s}^{-1}$).

Clasificación de Grupos de la Tabla Periódica

Identificación de los principales grupos de la tabla periódica:

• Grupo 1: Alcalinos
• Grupo 2: Alcalinotérreos
• Grupo 13: Térreos o Boroides
• Grupo 14: Carbonoideos
• Grupo 15: Nitrogenoideos
• Grupo 16: Anfígenos
• Grupo 17: Halógenos
• Grupo 18: Gases Nobles

Nomenclatura de Oxoácidos, Oxoaniones y Oxosales

Formación de Oxoaniones

La nomenclatura de los oxoaniones se deriva de sus correspondientes oxoácidos:

• El sufijo -oso del ácido cambia a -ito en el anión.
• El sufijo -ico del ácido cambia a -ato en el anión.

Ejemplos:

• $\text{HClO}_4$ (Ácido perclórico) $\rightarrow \text{ClO}_4^-$ (Ion perclorato).
• Ácido nitroso $\rightarrow \text{NO}_2^-$ (Ion nitrito). (Nota: El documento original mencionaba "Ión nítrico", se corrige a la nomenclatura estándar para el anión derivado del ácido nitroso).

Formación de Oxosales

En las oxosales, el catión se nombra primero, seguido del oxoanión.

• $\text{NaHSO}_4$: Hidrogenosulfato de sodio.
• Sulfito de cobalto (II): $\text{Co}^{2+} + \text{SO}_3^{2-} \rightarrow \text{CoSO}_3$.

Tablas de Referencia Química

Estados de Oxidación Comunes en Oxoácidos/Oxoaniones

Números Cuánticos y Orbitales

La tabla anterior ilustra la relación entre los números cuánticos ($n$, $L$, $m_l$) y la descripción de los orbitales atómicos.

Estados de Oxidación Típicos para Ácidos/Aniones