Enlace%20i

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Enlace iónico
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Enlace iónico

• Se forma por transferencia de electrones y la
• atracción entre los iones.
• Generalmente los electrones se transfieren para
• lograr la configuración de gas noble.

elemento poco electronegativo
compuesto iónico (sal)
elemento muy electronegativo


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Enlace iónico

• Aunque no hay una clara frontera entre enlace
  iónico y covalente, es conveniente estudiar estos
  temas por separado, ya que las sales pueden ser
  analizadas a través de un modelo que considera
  únicamente fuerzas electróstaticas mientras que
  el modelo covalente se basa en la mecánica
  cuántica

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Sustancias Iónicas

• Propiedades de las sustancias iónicas
• Presentan bajas conductividades eléctricas como
  sólidas pero altas cuando están fundidas.
• Los puntos de fusión y ebullición son
  relativamente altos
• Son sustancias duras pero frágiles.
• Son sustancias generalmente solubles en
  disolventes polares

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Modelo iónico

• Supone la existencia de iones (partículas
• eléctricamente cargadas).
• Se ha comprobado la existencia de iones
• cuando un sólido iónico se funde o se disuelve.
• En los sólidos iónicos hay evidencias como que el
  tamaño corresponde a lo esperado para un
  ion.

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Modelo iónico

• La existencia de iones que se atraen con fuerzas
  electrostáticas omnidireccionales. Explica
• Los altos puntos de fusión
• La formación de cristales sólidos, duros y
• frágiles
• Si, por fuerzas externas, un catión cambia de
• posición y deja de tener como vecino a un anión
• y se encuentra con un catión la estabilidad
• desaparece.

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Modelo iónico

• Solubilidad en disolventes polares.
• Debido a interacciones electrostáticas entre los
• iones y los dipolos del disolvente.
• Entre más pequeño sea el ion, mayor es la
• densidad de carga y mas alto será el punto de
• fusión.

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Modelo iónico

• Formación del enlace covalente entre metales y
  no metales.
• Tomando encuenta la existencia de iones.
• Metales
• No metales

Baja energia de ionizacion
Tienden a formar cationes
Por lo tanto
Tienden a formar aniones
Por lo tanto
Alta afinidad electrónica
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Modelo iónico

• Formación de cristales tridimensionales.
• La forma permite

Fuerzas de atracción
Maximizar
Fuerzas de repulsión
Minimizar
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Modelo iónico

• Arreglos más comunes de los cristales
• Estructura del cloruro de sodio
• Estructura de cluroro de cesio
• Estructura de blenda de zinc y wurzita
• Estructura de la fluorita
• Estructura del rutilo.

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Estructuras más comunes
Cloruro de sodio
Cloruro de cesio
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Estructuras más comunes
Estructura de sulfuro de zinc (blenda de zinc)
Wurzita
13
Estructuras más comunes
Fluorita
Rutilo
14
Formación de la sal LiF
Fluoruro de hidrógeno
15
Formación de la sal LiF
Los iones se forman mediante una transferencia
electrones de un átomo poco electronegativo a
otro muy electronegativo.
3
9
9
3
Ion Litio (Li)
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Formación del NaCl
Cl2 (gas)
Cl (g)
e
Cl-(g)
-e
Na (g)
Na (g)
NaCl (sólido)
Na (sólido) metal
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Energía de latice (Uo)

• Energía que se libera cuando los iones gaseosos
  se unen para formar un cristal sólido.
• Cálculo
• Mm(g) Xx-(g) MxXm (sólido)
• Se hace en forma indirecta a través del ciclo de
• Born-Haber (aplicando la Ley de Hess).

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Ley de Hess

• La entalpía de una reacción
• es la misma no importa el número
• de pasos intermedios.

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Ciclo de BornHaber
Para el NaCl(s)
Cl- (g)
Na(g)

?H 1era. Afinidad electrónica
1a Energía de ionización
?H Uo
Na (g)
Cl (g)
½ ?H disociación (Cl-Cl)
?H sublimación
?H o
Na (s) ½ Cl2 (g)
NaCl (s)
20
Cálculo de ?Hf
?H o ?H sublimación del sodio 1a. E de
ionización sodio ½ ?H disociación (Cl-Cl)
?H 1era. Afinidad electrónica ?H Uo
21
?Hf del NaCl

• Este cálculo puede tener un error del 10 al 20,
• sin embargo, ayuda a saber si un compuesto puede
  o no existir.

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Cálculo de ?Hf

• El tener ?Hf -2500 kJ/mol permite suponer que
  va a ser negativa y por lo tanto el ?G también.
  
• DG DHf TDS
• Ahora si hacemos el análisis para la formación de
  floruro de calcio se tiene como primer paso
  es la formación de CaF cuya ?H o es negativa,
  sin embargo para el CaF2 presenta un ?Ho mucho
  menor.
• Lo que implica que aunque es factible formar el
  CaF se va a transformar en CaF2 que es la especie
  más estable.

23
E.I. vs estado de oxidación
La energía de latice no compensa la alta segunda
energía de ionización del sodio.
24
Explicación del valor de Uo
 

• Si dos cargas de signo contrario se encuentran,
  de acuerdo a la ley de Coulomb, se van a atraer
  con una fuerza
• Directamente proporcional a las cargas
• Inversamente proporcional a la distancia

Fatracción ? q1q2
-

r2
r
25
Explicación del valor de Uo

• Como, Energía Fuerza Distancia, se tiene
• E q1q2 q1q2
• Si consideramos que q Z e, donde
• Z es el número de protones o electrones
• perdidos o ganados por el ion
• e es la carga de un electrón

r2 r r
26
Explicación del valor de Uo

• Se obtiene E Ze Z-e
• Y esta es la energía que se libera cuando se
  forma
• un par iónico.
• Si en lugar de un par iónico imaginamos varios se
• forma un cristal unidimensional en la dirección
  del
• eje x, tenemos

r
-
-
-
-




r
r
27
Explicación del valor de Uo
Atracción 3 r
Repulsión 4r
-
-
-
-




atracción
Repulsión 2 r

• Existen muchas atracciones y muchas repulsiones
  en que las cargas son las mismas pero las
• distancias cambian.
• Lo que produce una suma y resta de atracciones y
• repulsiones electrostáticas.

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Explicación del valor de Uo

• Considerando que q Ze y E ?H Uo
• Si sacamos al factor común queda
• ?H Uo ( ZZ-e2) 1 1 1 1 ...

?H Uo - ( ZZ-e2) (ZZ-e2) - (ZZ-e2)
(ZZ-e2) ...
r 2r 3r 4r

r 2 3 4
A (factor geométrico)
29
Explicación del valor de Uo

• Debido a que la suma de los términos es mayor a 1
  el cristal unidimensional es más estable que el
• par iónico.
• Se define a U como el valor absoluto de la ?H U.
• La fórmula queda
• A mayor número de atracciones y menor el de
• repulsiones se forman cristales tridimensionales
  en lugar de unidimensionales.

U A ZZ-e2
r
30
Factor geométrico (A)
Estructura Num. Coord. A (factor geométrico)
Cloruro de sodio 66 1.74756
Cloruro de cesio 88 1.76267
Blenda de zinc 44 1.63806
wurzita 44 1.64132
fluorita 84 1.51939
rutilo 63 2.408
corundo 64 4.1719
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A para el NaCl

• A para el NaCl con coordinación 66 1.74756
• Casi el doble que para un par iónico donde es 1
  

-
-
-
-

-
-
32
Nubes de electrónes

• Son nubes de electrones alrededor del núcleo de
• los iones.
• Dan una repulsión adicional
• Constante de repulsión entre nubes (B)

-

- -
Urepulsión entre nubes B

r n
33
Repulsión entre nubes (B)

• Se mide a través de datos de compresibilidad
• del ión.
• Se calcula considerando
• en el punto mínimo de la curva

?U
O
?r
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Curva de E. Morse-Condon
35
Cálculo de U
U?atracciones y repulsiones entre núcleos

• U

Urepulsión entre nubes de electrones

ANZZ-e2
NB
_____
U

r
rn
?U
ANZZ-e2
nNB
_____
-
O

?r
r2
Rrn1
-ANZZ-e2rn1
B
n
36
Cálculo de U
AZZN-e2
ANZZ-e2
Uo
ro
ron
ANZZ-e2
( 1 -
1
)
Uo
ro
n
37
Exponente de Born (n)

• Valores

Configuración del ion n
He 5
Ne 7
Ar, Cu 9
Kr, Ag 10
Xe, Au 12