PARA RECORDAR:

LOS NIVELES DE ENERGÍA SON SIETE REPRESENTADOS POR LA LETRA n Y SE DESIGNAN CON NÚMEROS ARÁBIGOS QUE VAN DEL 1 AL 7 O CON LETRAS MAYÚSCULAS K,L,M,N,O,P,Q.

Niveles energéticos del átomo de cloro (Z = 17)

En cada nivel de energía girarán o lo ocuparán un número determinado de electrones el cual está limitado a un máximo (p) y se expresa  mediante la fórmula:

Distribución electrónica

La forma como se distribuyen los electrones se representa de la siguiente forma:

La configuración electrónica que permite ver la variación de energía dentro de los niveles y subniveles, así como los saltos que dan  los electrones al realizar esta adquisición logrando que los orbitales se superpongan unos sobre otros.

• Realizar la distribución electrónica del elemento hierro (Fe), que tiene un número atómico de 26 ( Z = 26).

SOLUCIÓN

1. El número para distribuir es 26, para realizar el ejercicio seguimos el sentido de las flechas, teniendo en cuenta que  la suma de los exponentes nos dé exactamente 26 así:

3. Observe que la secuencia se pierde después de 3p⁶ pasa a  4s²   y nuevamente se regresa a 3d⁶ a este hecho se le denomina transposición de orbitales.

• Realizar la distribución electrónica del Flúor (F), el cual tiene un número atómico igual a 9;  (Z = 9).

SOLUCIÓN

1. El número para distribuir es 9, luego seguimos los pasos del ejercicio anterior así: seguimos el sentido de las flechas, hasta que la suma de los exponentes nos dé exactamente 9.

3. Observe que a diferencia del caso anterior, acá no hay transposición de orbitales por que el número atómico es pequeño y sólo alcanza a llegar hasta el segundo nivel de energía y al subnivel p con 5 electrones.

La distribución electrónica nos permite conocer la ubicación  exacta de un elemento en la tabla periódica, identificando  grupo,  periodo y región.

En este caso se debe tener en cuenta:

1. La distribución electrónica  está dada por tres características a saber:

• Número de nivel.
• Número de electrones.
• Tipo de subnivel.

2. Cada una de éstas presentan otras informaciones a saber:

• Número de nivel.         Número de Periodo se escribe en números arábigos.
• Número de electrones. Número de Grupo se escribe en números romanos.
• Tipo de subnivel.          Representa la región a la cual pertenece.

3. Cuando un elemento pertenece a la región p, para establecer el número de grupo sé deben sumar los electrones que se encuentran en "s" con los de "p" y así se obtiene; pues el número de grupo está determinado por los electrones de su último nivel de energía. Un Ejemplo ilustrativo está dado por el elemento Neón de  número atómico: (Z = 10).

4.

Para demostrar esta afirmación se realizan los siguientes ejemplos:

• Realizar la distribución electrónica e identificar grupo y periodo para los siguientes elementos: Berilio (Be), (Z = 4), Boro (B), (Z = 5), Carbono (C), (Z = 6), Nitrógeno (N), (Z = 7) y Oxígeno (O₂ ), (Z = 8):

SOLUCIÓN

Los elementos químicos se unen  para formar moléculas

Las moléculas formadas van a crear los compuestos químicos. Para la creación de ellos se cumple la siguiente regla.

REGLA DEL OCTETO

ES LA TENDENCIA DE TODO ELEMENTO A POSEER OCHO ELECTRONES EN SU ÚLTIMO NIVEL DE ENERGÍA.

Durante el proceso de formación de compuestos químicos, los átomos ganan, pierden  o comparten electrones con el fin de cumplir con la regla  del octeto.

CONCLUSIÓN: Todos los elementos tienden a adquirir la estructura de gas noble  perdiendo, ganando o compartiendo electrones al combinarse con otros elementos químicos.

Fuerza que actúa  para mantener unidos los átomos que forman moléculas.

Existen tres formas de estabilizar la capa de valencia de un átomo, que determinan los tres tipos de enlaces:

• Enlace iónico.
• Enlace covalente.
• Enlace metálico.

Se presenta en iones de carga eléctrica opuesta. Átomos electropositivos (que ceden electrones) y átomos electronegativos (que captan electrones).

El cloruro de sodio (NaCl) presenta enlace iónico, debido a que:

• El sodio es un elemento electropositivo (que cede electrones), pertenece al grupo IA y se convierte en un  catión con carga ⁺ con la siguiente reacción:

• El cloro, elemento electronegativo (que capta electrones), pertenece al grupo VIIA y se convierte en un  anión con carga ^- con la siguiente reacción.

El enlace iónico se completa cuando el electrón cedido por el sodio es captado por el cloro, con el fin de completar los ocho electrones en su último nivel de energía, dando origen al cloruro de sodio.

Formación  de sal  (NaCl).  Cloruro de sodio.

Otro ejemplo de enlace iónico es el que se presenta entre el flúor, elemento electronegativo (capta electrones) y el potasio, elemento electropositivo ( que cede electrones).

Es el que se realiza entre dos o más átomos que comparten uno, dos o tres pares de electrones, buscando adquirir estabilidad electrónica (ocho electrones en su último nivel).

Un ejemplo de enlace covalente, es el que existe entre  dos átomos de cloro para formar la molécula Cl₂. El cloro cuenta con siete electrones en su último nivel de energía, para adquirir ocho electrones en su capa más externa o nivel de energía, comparte  un electrón. Tal como se muestra en la gráfica.

Representación del enlace covalente

El carbono tiene capacidad para albergar cuatro (4) electrones en su nivel más externo, los cuatro electrones de valencia de este elemento puede formar parejas con los electrones compartidos con otros átomos. Así el carbono puede completar su segundo nivel y formar cuatro enlaces covalentes, de acuerdo con esta condición el elemento carbono forma compuestos muy estables como es el caso del metano.

Modelo de formación y representación de enlaces en la molécula de metano. (CH₄).

Factores que determinan los enlaces

Los enlaces son el resultado del movimiento continuo de electrones que se ganan o ceden en el caso de los enlaces iónicos, o se comparten como en el  caso de los enlaces covalentes. Sin embargo, existen otros factores que determinan la formación e las moléculas y el tipo de enlace estos factores son:

Es la energía necesaria para desprender un electrón de un átomo neutro en estado gaseoso y formar un ión positivo, en la tabla periódica varía de la siguiente manera.

LA ENERGÍA DE IONIZACIÓN AUMENTA DE ABAJO HACIA ARRIBA   Y DE IZQUIERDA A DERECHA     EN LA TABLA PERIÓDICA .

Tendencia de aumento de la energía de ionización en la tabla periódica.

LA AFINIDAD ELECTRÓNICA ES LA ENERGÍA QUE SE LIBERA AL ADICIONAR UN ELECTRÓN A UN ÁTOMO, IÓN O MOLÉCULA.

Como ejemplo tomemos el caso del flúor que tiene un número atómico: Z = 9,  analicemos su configuración electrónica y como varía al adquirir un electrón.

ES LA TENDENCIA QUE TIENEN LOS ÁTOMOS EN UNA MOLÉCULA DE ATRAER ELECTRONES.

La escala de electronegatividad fue creada por  Linus Pauling y aparece en la tabla periódica.

Tendencia de la electronegatividad de los elementos en la tabla periódica.

Son los cambios que experimentan una o más sustancias para transformarse en otra o en otras.

Representación de las reacciones

Una reacción química se representa mediante una ecuación química, esta consta de reactivos y productos.

Reactivos 

Sustancia o sustancias que se van a transformar. Se representan  por las fórmulas moleculares y si son más de uno se separan por un signo más "+". Luego se coloca una flecha,  que significa produce y que va de izquierda a derecha.

Productos

Son las sustancias que se obtienen de la reacción. Ejemplo: al hacer reaccionar el magnesio con el oxígeno con calentamiento, se forma el óxido de magnesio (producto) y se representa la reacción de la siguiente manera:

En el ejemplo anterior, hay que tener en cuenta que la cantidad de materia que existe en los reactivos debe aparecer en el  producto, para que se cumpla con la ley de la conservación de la materia, por lo tanto, la ecuación quedará.

Es la representación simbólica y exacta de los átomos que se encuentran en los reactivos y  en los productos.

Es importante, que en una ecuación química se cumpla con normas como la ley de la conservación de la materia, o de la composición constante investigada por Proust. Además de la ley proporciones múltiples, planteada por Dalton hacia 1903.

Según  el comportamiento  de los reactivos las reacciones químicas se clasifican en  tres grandes grupos:

• Reacciones de adición.
• Reacciones de descomposición.
• Reacciones de sustitución.

En este tipo de reacciones, los reactivos se unen para formar moléculas más complejas.

Un ejemplo de este tipo de reacciones es la formación de cloruro de sodio, a partir de sodio y cloro.

En ellas una sustancia se descompone en sustacias de moléculas más pequeñas y con menor número de elementos.

En el caso del agua oxigenada o peróxido de hidrógeno (H₂O₂), éste se descompone en agua (H₂ O), y oxígeno gaseoso (O₂),  en presencia de óxido de manganeso (MnO₂).

En este tipo de reacciones uno de los elementos de un compuesto es reemplazado por otro que proviene de otro reactivo.

Ejemplo, la reacción dada entre El sulfato de cobre con el cinc. El cinc desplaza  al cobre, el cual  cambia de ser un elemento soluble a cobre metálico que generalmente es insoluble y  se forma una solución de sulfato de cinc como segundo producto.

MODELO DE REACCIÓN DE DESCOMPOSICIÓN.

Nitrato de plata con el cloruro de sodio

Se cumple el siguiente mecanismo:

La plata reemplaza al sodio y se forma el cloruro de plata, sólido blanco e insoluble; el otro producto formado es el nitrato de sodio que permanece en solución.

Las reacciones químicas se pueden ver afectadas en su velocidad de reacción (cantidad de moles producidas en un tiempo determinado) por factores tales como:

• Temperatura. Generalmente un incremento en la temperatura produce un aumento en la velocidad de reacción (en reacciones orgánicas, se manejan criterios de temperatura diferentes).
• Naturaleza de los reactantes. El grado de pureza de los reactantes afecta las reacciones químicas, a mayor pureza, mayor velocidad de reacción.
• Presencia o no de catalizadores. Generalmente aceleran la velocidad de reacción.
• pH y presión. Generalmente las reacciones se realizan a valores de pH y de presión establecidos, cuando se varían estas condiciones, se afecta la velocidad de estas reacciones.