Problema resuelto de enlaces metálicos PAU selectividad Septiembre 2006

a) Isomorfismo: Se llaman materiales isomorfos a aquellos sólidos que teniendo el mismo sistema de cristalización, tienen distinta composición de elementos químicos.
b) Polimorfismo: Capacidad de un material sólido de existir en más de una estructura cristalina, todas ellas con la misma composición de elementos químicos, dependiendo de la presión y temperatura a la que estén expuestos.
Cuando las sustancias polimorfas son elementos puros, entonces se llama alotropía.
Son estados alotrópicos del hierro:
• Hierro α, ferrita: existe desde -273 ºC a 768 ºC y cristaliza en BCC.
• Hierro β: existe desde 768 ºC a 910 ºC y cristaliza en BCC.
• Hierro γ, austenita: existe desde 910 ºC a 1400 ºC y cristaliza en FCC.
• Hierro δ: existe desde 1400 ºC hasta su punto de fusión 1539 ºC y cristaliza en BCC, pero con la arista de la celda unidad más grande.

c) Se forma enlace iónico entre elementos cuya diferencia de electronegatividad es muy elevada, es decir, entre un metal y un no metal (o, lo que es lo mismo entre elementos de los grupos de la izquierda de la tabla periódica con los de los grupos de la derecha). El elemento metálico, el menos electronegativo, cede electrones al elemento más electronegativo, el no metal.

Se forma enlace metálico en elementos de baja electronegatividad, con menos de 4 electrones en su última capa.
Este enlace se forma por la atracción entre los iones positivos y los electrones de los átomos. Los átomos forman unas redes compactas de esferas en tres dimensiones.
Los electrones forman una nube electrónica y pueden moverse libremente a través de la red, lo que confiere al metal sus propiedades eléctricas, térmicas, mecánicas, etc.



d) Agua, H2O: se trata de dos enlaces covalentes, puesto que las electronegatividades del oxígeno y del hidrógeno no son muy distintas. El oxígeno necesita dos electrones para completar su última capa, puesto que tiene 6, luego comparte uno de sus electrones de la última capa con el electrón de la última capa de cada uno de los átomos de hidrógeno, así forman un compuesto con mayor estabilidad al tener todos los elementos sus últimas capas completas: el oxígeno con 8 electrones y el hidrógeno con 2 electrones.





Cobre ( Cu ): Metálico, porque son átomos metálicos de baja electronegatividad.
Se agrupan de forma compacta muchos átomos con tendencia a donar sus electrones más externos, estos se desligan de sus respectivos núcleos formando una nube electrónica compartida por todo el grupo.


Cloruro de sodio (ClNa): enlace iónico, puesto que el Cl tiene una elevada electronegatividad y el Na muy baja, luego la diferencia de electronegatividades es elevada, luego el Na cede el electrón de su última capa al Cl para que ambos tengan su última capa completa.

Problema resuelto del estado sólido modelo PAU selectividad de Madrid 2007_08

Cuestión nº1 (2 puntos)
Conteste brevemente a las siguientes cuestiones:
a) Una sustancia formada por enlaces covalentes, ¿será un buen conductor eléctrico? ¿por qué? (0,5 puntos)
b) ¿En qué se diferencia un sólido cristalino de uno amorfo? (0,5 puntos)
c) ¿En qué consiste el fenómeno de la alotropía? (0,5 puntos)
d) ¿Cuáles son los tres tipos de cristalización más comunes de los metales? (0,5 puntos)

a) No es buen conductor eléctrico, debido a que la molécula que se forma es neutra.
La falta de conductividad en estas sustancias se puede explicar porque los electrones de enlace están fuertemente localizados atraídos por los dos núcleos de los átomos enlazados.

b) En la disposición de iones, átomos o moléculas.
En un sólido amorfo las partículas que lo forman carecen de disposición ordenada, mientras que en un sólido cristalino están dispuestas de manera regular y ordenada de forma simétrica en celdas elementales, que se repiten indefinidamente formando una estructura cristalina.
Luego, los sólidos cristalinos tienen formas y caras bien definidas, por ejemplo el cuarzo, mientras que un sólido amorfo, como es el vidrio, carece de estas formas y caras bien definidas.

c) Polimorfismo: Capacidad de un material sólido de existir en más de una estructura cristalina, todas ellas con la misma composición de elementos químicos, dependiendo de la presión y temperatura a la que estén expuestos.
Cuando las sustancias polimorfas son elementos puros, entonces se llama alotropía.
Son estados alotrópicos del hierro:
• Hierro α, ferrita: existe desde -273 ºC a 768 ºC y cristaliza en BCC.
• Hierro β: existe desde 768 ºC a 910 ºC y cristaliza en BCC.
• Hierro γ, austenita: existe desde 910 ºC a 1400 ºC y cristaliza en FCC.
• Hierro δ: existe desde 1400 ºC hasta su punto de fusión 1539 ºC y cristaliza en BCC, pero con la arista de la celda unidad más grande.

d) La mayor parte de los metales cristalizan en redes con empaquetamiento denso:
Cúbica centrada en el cuerpo (BCC).
Cúbica centrada en las caras (FCC).
Hexagonal compacta ( HCP).

Tabla resumen de las propiedades según tipo de enlace

Enlace covalente

Se forma enlace covalente entre elementos cuya diferencia de electronegatividad es muy baja, entre no metales (H2, O2, Cl2,..) y se da en la mayoría de compuestos del carbono (C), diamante, grafito.

Enlace covalente apolar: si los átomos comparten por igual los electrones.

Enlace covalente polar: si los átomos no comparten por igual los electrones.

Según el número de enlaces que comparten son: simples (H2), dobles (O2) o triples enlaces (NH3).

Ejemplo:
Oxígeno (O2): enlace covalente apolar, puesto que la diferencia de electronegatividades es nula y es un no metal, con alta electronegatividad, luego comparten dos pares de electrones para tener completa su última capa.


Sus propiedades más importantes son:

1. Pueden ser sólidos, líquidos o gases a temperatura ambiente.
2. Sus puntos de fusión y ebullición son relativamente bajos, ya que en este enlace las moléculas son independientes entre sí, y por ello la atracción entre ellas disminuye con el aumento de temperatura.
3. No son conductores en estado líquido. Es debido a que,los electrones de enlace están fuertemente localizados atraídos por los dos núcleos de los átomos enlazados y la molécula que se forma es neutra.
4. No son maleables ni dúctiles, debido a su estructura rígida.