Enlaces químicos. Teoría de Lewis

Niveles energéticos. Orbitales

  • Enviado por: Pablo Gerbiez Y Otros
  • Idioma: castellano
  • País: Argentina Argentina
  • 4 páginas
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El fundamento de la clase consiste, en llegar a un razonamiento análogo al de Lewis; que permita a los alumnos explicar el porque de las uniones entre los átomos de los elementos, para unirse y formar sustancias simples poliatómicas y sustancias compuestas, presentes en nuestra vida cotidiana, como dióxido de carbono, agua, oxígeno, cloruro de sodio y tantas otras.

Además se trata que los alumnos vinculen satisfactoriamente los modelos y datos teóricos con los resultados empíricos.

Como conocimientos previos, los alumnos ya conocen la estructura de la materia: partículas subatómicas y sus características, las dimensiones de un átomo y su núcleo, la distribución de electrones en niveles y subniveles, así como las distintas etapas históricas en el desarrollo del estudio de la estructura atómica, los distintos modelos atómicos, las experiencias en las que éstos se basaron, así como el significado, la validez y la importancia de la aplicación de un modelo en este

ámbito del conocimiento.

Desarrollo

Pregunta disparadora del interés por el tema (¡esperemos!)

¿Por qué se unen los elementos?

Tratamos de guiar a los alumnos de manera que analicen la cuestión de manera análoga a la que hizo Lewis.

Un elemento como el oxígeno puede existir como sustancias simples(O2; O3), además combinado con otros elementos puede formar numerosas sustancias compuestas( óxidos, ácidos, alcoholes, etc).

Así los datos experimentales establecen lo mismo para la mayoría de los elementos químicos.

Sin embargo hay un grupo de elementos que no se combinan con otros, ni siquiera consigo mismo para formar sustancias simples poliatómicas: los gases nobles.

Es así que el porque de la unión de los elementos, lo podemos hallar en el porque de la nula reactividad de los gases nobles.

Estos últimos elementos deben tener alguna característica en común, que no la tienen los otros elementos químicos.

Tratamos que los alumnos elaboren una hipótesis, o lleguen a una conclusión; para ello serán guiados por el profesor y con la ayuda de la tabla periódica, y con sus conocimientos previos, deberán concluir que la estabilidad de los gases nobles es debida a su última órbita de ocho electrones (o dos, en el caso del helio).

Hemos llegado a una correspondencia entre estructura del último nivel energético y reactividad o inercia química.

Llegado a este punto hemos podido establecer la causa de la estabilidad de los gases nobles, pero ¿qué ocurre con el resto de los elementos?

Dato experimental: el sodio y el cloro reaccionan formando una nueva sustancia: Cloruro de sodio(principal componente de la sal común)

La sustancia formada es buena conductora de la electricidad al estado líquido(fundida o en solución acuosa).

Para producir transporte de electricidad al estado líquido deben haber partículas con carga eléctricas responsables de ese transporte.

Retornando a nuestra cuestión central¿Cómo se unen el sodio y el cloro para formar cloruro de sodio?

Entonces es que guiando a los alumnos llegan a la conclusión que un electrón de la última órbita del sodio pasó a formar parte de la última órbita del cloro. Deducen el correspondiente desbalanceo de cargas eléctricas en cada átomo, ya no son átomos neutros, con la formación de los iones correspondientes.

Todo este proceso lo gratificamos, dibujando los respectivos átomos con sus núcleos y órbitas correspondientes, así como también la estructura del compuesto formado.

Es así, que los alumnos deducen con nuestra orientación, la aparición de una carga positiva en el átomo de sodio y de una carga negativa en el átomo de cloro, todo esto simultáneamente con la transferencia de un electrón desde el sodio hacia el cloro.

Muy bien¿Qué ocurre con las nuevas configuraciones del sodio y el cloro, al formar el cloruro de sodio?

¿Han completado una última órbita similar a la de un gas noble?

Ahora bien¿El pasaje de un electrón del sodio al cloro, puede observarse con los sentidos?

No, representan datos teóricos, no observables. Lo mismo podemos decir de la formación de los iones cloruro y sodio.

Hemos representado convencionalmente, ideamos una forma de representar los átomos de los elementos en cuestión(utilización de un modelo)

¿Representan estos gráficos fielmente a los átomos reales?

Si consideramos las dimensiones del núcleo y del átomo, comentadas al estudiar modelo atómico de Rutherford, no es una representación fiel (el núcleo es unas 100.000 veces más pequeño que todo el átomo), pero podemos convenir en la validez del modelo con motivos explicativos pedagógicos.

¿No podría traducirse a otro idioma, la representación de la unión entre los átomos de sodio y de cloro?

Es entonces donde razonamos que lo único que se modifica en la unión, es la estructura electrónica del útimo nivel, de los átomos intervinientes, por lo que se introduce la notación de Lewis, escribiendo las correspondientes fórmulas.

Na + Cl ---- Na Cl

Pues bien, esta ecuación representa la formación de un compuesto el cloruro de sodio.

Esta clase de unión donde hay transferencia de electrones se llama unión iónica.

Conclusiones a las que llegaremos con los alumnos

El átomo que perdió electrones se transforma en un ión positivo o catión, con tantas cargas positivas como electrones ha perdido.

El átomo que ganó electrones se transforma en un ión negativo o anión, con tantas cargas negativas como electrones ha ganado.

Entonces:

¿ Esa ecuación representa el proceso de formación de ese compuesto?

¿Podemos ver ese proceso?

Evidentemente no, pero Lewis “inventa o crea”una teoría que permite explicar ese proceso.

Ejercitación

En forma análoga a la reacción anterior, escriba las ecuaciones de obtención de:

a-Bromuro de calcio

b-Fluoruro de aluminio

c-Sulfuro de potasio

Se corrobora que los átomos de los elementos, logran su estabilidad, formando una última órbita de ocho electrones.

Podemos entonces explicar la estabilidad de los gases nobles.

Ejercitación:

Represente la unión entre el elemento oxígeno y el elemento litio para formar

óxido de litio.

Explique porque se forma el óxido de litio.

En que teoría se basa la formación del compuesto. Enúnciela.

Justificación del Trabajo

Las intenciones son:

Demarcar la zona teórica de la empírica.

Vincular los conceptos teóricos, con los resultados prácticos observables.

Aplicar una Teoría, a la resolución de ejercicios.

Aclaración : los temas subsiguientes son: propiedades de los compuestos irónicos, formación de compuestos covalentes, clases de uniones covalentes.

En esta otra clase de unión se sigue corroborando la teoría de Lewis, además de perfeccionar la clasificación de uniones iónica y covalente, introduciendo el concepto de electronegatividad.

Así pueden existir compuestos entre metales y no metales con más carácter covalente que iónico.

También se analizan fórmulas electrónicas, de compuestos donde la Regla de Lewis no se cumple, a pesar de los datos experimentales que nos dan la certeza de la existencia de esos compuestos.

Se razona entonces que una Regla tiene excepciones.

Conclusión:

Pensamos que este tema es un buen ejemplo para articular conceptos teóricos con datos experimentales.

Así también, es un buen motivo para emplear explicaciones científicas; a partir de una ley y de condiciones específicas se puede explicar la formación de un compuesto iónico.

Además en nuestra asignatura, es un tema relevante, dado que se empieza a analizar la formación de compuestos químicos, que se complementará en la unidad correspondiente

a la deducción de fórmulas moleculares, a partir de datos de números de oxidación.

Todos estos temas (uniones químicas, fórmulas), son tratados habitualmente en forma mecánica, netamente matemática y sin razonar.

Estamos convencidos, de tener que desterrar esta robotización y hacer que la el aprendizaje de la Química sea lo más ameno posible, siempre vinculado con la realidad.

Así mismo no deseamos incurrir en un error muy frecuente en el tratamiento de esta temática: son fruto, muchas veces de explicaciones funcionales, llegando a darse algunas del tipo - como lo remarcaba un compañero en una de nuestras clases:

“los elementos al unirse quieren parecerse a los gases nobles”

“el elemento actúa………..”

“tal átomo le presta un electrón al átomo de ……………”

Pensamos que la Epistemología nos aporta estrategias, recursos, fundamentos, lenguaje claro y un proceder razonable y acorde con las exigencias de las Ciencias Empíricas, tanto para éste, como para cualquier otro tema.

Muchas gracias