El Sistema Periódico y Enlace Químico: Una Guía Completa

El Sistema Periódico Actual

Grupo 1 (Hidrógeno y Alcalinos): H y Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Su configuración electrónica acaba en s¹.

Grupo 2 (Alcalinotérreos): Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra. Su configuración electrónica acaba en s².

Grupo del 3 al 12 (Metales de Transición)

Grupo 13: B, Al, Ga, In, Tl. Su configuración electrónica externa termina en s²p¹.

Grupo 14 (Carbonoideos): C, Si, Ge, Sn, Pb. Su configuración electrónica es s²p².

Grupo 15 (Nitrogenoideos): N, P, As, Sb, Bi. Su configuración electrónica externa acaba en s²p³.

Grupo 16 (Anfígenos): O, S, Se, Te, Po. Su configuración electrónica termina en s²p⁴.

Grupo 17 (Halógenos): F, Cl, Br, I, At. Su configuración electrónica externa acaba en s²p⁵.

Grupo 18 (Gases Nobles): He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn. Su configuración electrónica termina en s²p⁶.

Adivinar el Grupo y el Periodo Según la Configuración

• Si son s¹ p¹…p⁶ el periodo es n.
• Si es d, el periodo es n+1.
• Si el grupo es s¹ y s² coinciden 1 y 2.
• Si es p se suman 12 electrones.
• Si es d se suman 2.

Radio Atómico

Distancia que hay entre el centro del núcleo y el electrón más externo.

Radio Iónico

Los radios de los aniones (iones negativos) aumentan con respecto a sus átomos neutros predecesores (debido al apantallamiento). Los radios de los cationes disminuyen respecto a sus átomos neutros predecesores.

Potencial de Ionización

El potencial de ionización es la energía necesaria para arrancar un electrón a un átomo de ese elemento en su estado neutro y gaseoso.

Afinidad Electrónica

Cantidad de energía que se desprende o se absorbe cuando se le añade un electrón a un átomo gaseoso aislado para formar un ion negativo.

Electronegatividad

Es la tendencia que tiene un átomo de un elemento de atraer a los electrones compartidos con otro átomo cuando está combinado químicamente con él.

Enlace Químico

Se llama enlace químico a cualquiera de las formas de unión química entre átomos.

Tipos de Enlace Químico

Enlace Iónico

Se forma entre elementos de electronegatividad muy diferente, entre un metal con baja energía de ionización (grupos 1, 2) y un no metal con alta afinidad electrónica (grupos 16, 17).

Enlace Covalente

Se forma entre dos no metales que tienen alta afinidad electrónica y ambos tienen tendencia a ganar electrones.

Enlace Metálico

Se forma en elementos de baja electronegatividad (metales) y con gran tendencia a formar cationes.

Enlace Iónico: Formación de Pares Iónicos, Valencia Iónica y Redes Iónicas

(Se hace en función de: el tipo de malla, el índice de coordinación: la neutralidad eléctrica, la simetría, la compactación y el tamaño de los iones).

Energía Reticular

La energía requerida para separar completamente un mol de un compuesto iónico sólido en sus iones en estado gaseoso. También puede definirse como: la energía desprendida al formarse un cristal iónico a partir de sus iones constituyentes en estado gaseoso.

Propiedades de los Compuestos Iónicos

Estado de Agregación

Las fuerzas electrostáticas que mantienen unidos a los iones son muy fuertes.

Dureza

Son duros, ya que las intensas fuerzas electrostáticas entre los iones de la red hacen que sea muy difícil romper los enlaces.

Fragilidad

También son frágiles y quebradizos.

Solubilidad

Los compuestos iónicos solo son solubles en disolventes polares pero son insolubles en disolventes apolares.

Conductividad Eléctrica

Los compuestos iónicos no conducen la electricidad en estado sólido, ya que es necesario que haya cargas eléctricas libres y al ocupar posiciones fijas en la red, los iones no se pueden mover.

Enlace Covalente

• Enlace covalente normal
• Enlace covalente dativo (en el que el par de electrones puede cambiarse de posición).

Resonancia

Una molécula presenta resonancia si puede representarse por más de una estructura de Lewis.

Propiedades de las Sustancias Covalentes

Sustancias Moleculares

Estado de Agregación

Tienen baja densidad y son gases, líquidos volátiles o sólidos blandos de bajo punto de fusión.

Solubilidad

Depende de las fuerzas intermoleculares que sus moléculas puedan establecer con las moléculas del disolvente.

Conductividad Eléctrica

No conducen la corriente eléctrica debido a que los electrones compartidos en los enlaces covalentes están muy unidos y no pueden desplazarse.

Sustancias Atómicas

Estado de Agregación

Son sólidos con puntos de fusión elevados y muy duros.

Solubilidad

Son insolubles en cualquier disolvente.

Conductividad Eléctrica

Son malos conductores a excepción del grafito.

La Geometría Molecular

Es la distribución tridimensional de los átomos de una molécula. La geometría que adopta una molécula es aquella en la que la repulsión es mínima.

Postulados del Modelo RPECV

• El factor determinante de la geometría es el número de pares de electrones de valencia alrededor del átomo central.
• Los pares de electrones se repelen entre sí y se distribuyen espacialmente a la mayor distancia angular posible (los pares no enlazantes tienen mayor poder de repulsión, después entre un par no enlazante y otro enlazante y por último entre los pares enlazantes).
• Los pares de electrones no compartidos ocupan mayor lugar en el espacio que los pares de electrones compartidos (enlazantes).
• Para la determinación de la geometría molecular, los dobles y los triples enlaces se consideran simples.

Geometría Molecular

Geometría Lineal

2 pares de electrones alrededor de uno central.

Geometría Plana Trigonal

3 pares de electrones en torno a uno central.

Geometría Tetraédrica

4 pares de electrones alrededor de uno central.

Geometría Pirámide Trigonal

4 pares de electrones en torno a 1, uno de ellos no compartido.

Angular

4 pares de electrones, 2 de ellos no compartidos.

Enlace Metálico

Teoría de Bandas

Es un modelo cuántico que se basa en la aplicación de la teoría de los orbitales moleculares al caso de los metales.

Propiedades de los Metales

Brillo, Estados de Agregación, Puntos de Fusión y Ebullición

Los metales son sólidos cristalinos aunque también los hay líquidos muy densos (mercurio). Los puntos de fusión son muy variables aunque la mayoría de los metales presentan puntos de fusión altos.

Densidad

Tienen una densidad grande debida a los cationes metálicos.

Propiedades Metálicas

Son dúctiles (capacidad de deformarse en forma de hilos) y maleables (capacidad de deformarse en forma de láminas).

Conductividad Eléctrica y Térmica

Son buenos conductores de la electricidad y del calor tanto en estado sólido como fundidos.

Emisión de Electrones

Los electrones están libres dentro del cristal, se pueden arrancar fácilmente por la acción de la luz.

Solubilidad

Son insolubles en los disolventes moleculares, polares o apolares.

Fuerzas Intermoleculares

• Fuerzas de Van der Waals: De London, dipolo-dipolo (entre moléculas covalentes polares) y fuerzas dipolo-dipolo inducido.
• Enlaces por Puente de Hidrógeno

Propiedades de las Sustancias Moleculares

Puntos de Fusión y Ebullición

Son bajos.

Propiedades Mecánicas

Tienden a ser blandas, compresibles y fácilmente deformables, debido al carácter no direccional de las fuerzas de Van der Waals.

Solubilidad

Sustancias Apolares

Son insolubles en disolventes polares pero se disuelven bien en disolventes apolares.

Sustancias Polares

Son más solubles en agua.

Conductividad Eléctrica

Las sustancias que forman cristales moleculares son buenos aislantes térmicos.

Velocidad de una Reacción Química

Es la variación en la concentración de un reactivo o de un producto con respecto al tiempo.

Teoría de Colisiones o de Choques

La teoría de colisiones propone que las reacciones químicas se producen a partir de los choques eficaces entre las moléculas, los átomos o los iones de los reactivos. Relaciona la constante cinética con el número de colisiones eficaces entre moléculas, siendo estas las que dan lugar a los productos.

Teoría de Transición o del Complejo Activado

Esta teoría se basa en la formación de un estado intermedio transitorio entre reactivos y productos, que tiene alta energía y escasa duración.

Factores que Afectan a la Velocidad de la Reacción

Concentración

Un aumento de la concentración de los reactivos implica un aumento de la velocidad.

Naturaleza Química del Proceso

Las reacciones que conllevan una ruptura y reorganización de enlaces covalentes, especialmente si son dobles o triples, transcurren de forma más lenta que aquellas donde no lo hay.

Estado Físico de los Reactivos

Reacciones Homogéneas

Son las más rápidas.

Reacciones Heterogéneas

Son más lentas que las homogéneas.

Presencia de un Catalizador

Un catalizador es una sustancia química que estando presente en cantidades muy pequeñas, aumenta notablemente la velocidad de una reacción; no se consume en la reacción química global, recuperándose completamente al final de esta, aunque sí participa en procesos intermedios.

Efecto de la Temperatura

La velocidad aumenta con la temperatura.