Enlaces Químicos


ENLACE QUÍMICO. PROPIEDADES ELÉCTRICAS

OBJETIVO.
Objetivo didáctico. Identificar el tipo de enlaces químicos presentes en diversos compuestos orgánicos, relacionándolos con sus propiedades eléctricas en solución. Además, observar la relación que guarda la conductividad eléctrica con el potencial iónico de hidrógeno en las soluciones.
Objetivo experimental. Medir la conductividad eléctrica de diferentes compuestos inorgánicos y orgánicos en solución para determinar el tipo de enlace químico con que están formados.

INTRODUCCION.
Cuando los átomos forman moléculas o compuestos lo hacen mediante la unión de electrones generando un enlace químico. Para que los electrones se unan y formen un enlace deben ocupar el mismo orbital. Esto ocurre cuando ambos electrones poseen momentos magnéticos opuestos, de modo que existe una fuerza de atracción magnética. Además, los núcleos (positivos) de los átomos así enlazados ejercen una fuerza de atracción electrostática sobre los electrones (negativos) involucrados en el enlace.
Ahora bien, los electrones que participan en la formación de un enlace químico no siempre se distribuyen del mismo modo entre los átomos unidos. La distribución de los electrones entre los átomos depende de la electronegatividad de cada uno de elementos enlazados. Cuando uno de los elementos es mucho más electronegativo que el otro, los electrones del enlace estarán sobre el núcleo electronegativo, por lo que entonces los electrones en sus orbitales atómicos superan en uno al número de protones en su núcleo; este desbalance de cargas eléctricas le confiere una carga negativa al átomo y lo transforma en un anión. Por el otro lado, ya que el elemento electropositivo ha cedido uno de sus electrones (el del enlace) al elemento electronegativo, ahora posee un electrón menos en sus orbitales atómicos, respecto al número de protones en su núcleo, por lo que el desbalance eléctrico le genera una carga positiva y lo transforma en catión. Estas cargas diferentes sobre los átomos unidos producen una fuerza de atracción electrostática sumamente fuerte llamada enlace iónico.
Cuando los elementos unidos poseen valores de electronegatividad iguales, los electrones que forman el enlace se distribuyen homogéneamente y son compartidos por ambos átomos; como los átomos enlazados no han perdido ni ganado electrones, su balance eléctrico es neutro. En este caso se ha formado un enlace covalente.
Si los elementos unidos poseen valores de electronegatividad similares, los electrones que forman el enlace se distribuyen de manera heterogénea; es más probable encontrarlos sobre el núcleo del elemento de mayor electronegatividad; sin embargo, existe una pequeña probabilidad de localizar a los electrones del enlace sobre el núcleo menos electronegativo. Ya que el orbital está orientado hacia uno de los átomos enlazados, se genera un ligero desbalance eléctrico (o polos eléctricos parciales) en cada uno de ellos y se produce, en consecuencia, un dipolo eléctrico. Este tipo de enlace se llama enlace covalente polar.
Por otro lado, existen casos en los que un solo átomo proporciona el par de electrones necesarios para formar un enlace con otro elemento. De este modo se establece un enlace coordinado. Ya que el átomo donador del par de electrones cede uno de éstos al elemento receptor, se transforma en catión al adquirir una carga formal por el desbalance eléctrico entre los protones de su núcleo y sus electrones en los orbitales atómicos.

MATERIALES Y EQUIPOS PREVIOS A LA SESION.
Diseño de equipos.

Diagrama électrico y modelo del circuito de conductividad.


Para la elaboración del circuito de conductividad se recomienda usar una fuente de potencial del voltaje más alto disponible comercialmente (dentro de los parámetros de seguridad); puede ser de corriente directa (CD), hasta 9 Volts, o alterna (CA), hasta 120 Volts. El lugar de la resistencia puede ser ocupado por un voltímetro o por una resistencia de potencia de 40 a 100 Watts, dependiente de la fuente de potencial. El conductor puede ser de un metal eficiente y económico, como el cobre. Asimismo, es conveniente que la distancia entre los electrodos se calibre o sea constante.

Materiales. Especificaciones
Alambre de cobre No. 14 a 16 50 cm
Alicates de electricista 1
Batería o clavija 1
Destornillador 1
Foco 1
Portalámpara 1

MATERIALES Y EQUIPOS.

REACTIVOS Y SUSTANCIAS.
Acetona.
Ácido acético.
Ácido sulfúrico.
Agua destilada.
Benceno.
Cloruro de sodio.
Cloroformo.
Etanol.
Hexano.
Sacarosa.
Sulfato cúprico.

PROCEDIMIENTO.
Equipo de protección.
Ojos.
Anteojos de policarbonato o monogógles.

Protector facial de cara completa.
Piel.
Guantes de neopreno para ácidos.
Guantes de nitrilo para solventes orgánicos.
Ropa de algodón.
Respiratorio.
Respirador con filtro para vapores orgánicos (Código amarillo).
Respirador con filtro para ácidos (Código amarillo).

No respire los vapores.
Precauciones especiales.
Baño de ojos disponible.
Regadera de seguridad disponible.
Extinguidor de polvo químico, CO2 o gas halón (Tipo ABC).
Lave abundantemente después de usar los reactivos.

Experimento.
1. Colóquese ropa de algodón para protección (bata).
2. Revise que las llaves de gas estén cerradas.
3. Revise que las llaves de agua estén cerradas.
5. Revise que los contactos eléctricos estén libres.
6. Revise que los interruptores de luz estén encendidos.
8. Revise que la Acetona esté sobre la mesa.
9. Revise que el Ácido acético esté sobre la mesa.
11. Revise que el Ácido sulfúrico concentrado esté sobre la mesa.
12. Revise que el Agua destilada esté sobre la mesa.
13. Revise que el Benceno esté sobre la mesa.
14. Revise que el Bicarbonato de sodio sobre la mesa.
15. Revise que el Cloruro de sodio sobre la mesa.
16. Revise que el Etanol esté sobre la mesa.
17. Revise que el Hexano esté sobre la mesa.
18. Revise que el Hidróxido de amonio esté sobre la mesa.
21. Revise que la Sacarosa sobre la mesa.
23. Revise que el Sulfato cúprico sobre la mesa.
25. Colóquese los guantes de neopreno.
26. Lave el material con agua corriente y detergente.
27. Enjuague el material con agua destilada.
28. Seque el material con franela o con papel absorbente.
29. Seque los guantes de neopreno con franela o con papel absorbente.
Preparación de soluciones.
30. Colóquese anteojos de policarbonato o monogógles sin ventilación.
32. Tome un vaso de 200 ml.
33. Etiquete el vaso de 200 ml con el nombre bicarbonato.
35. Destape el frasco de bicarbonato de sodio.
36. Tome una cuchara.
37. Tome una cucharada de bicarbonato de sodio en el vaso bicarbonato.
38. Tape el frasco de bicarbonato de sodio.
39. Limpie la cuchara.
43. Con la taza medidora mida 35 ml de agua destilada.
44. Agregue los 35 ml de agua destilada al vaso bicarbonato.
45. Agite vigorosamente para homogeneizar el bicarbonato de sodio.
49. Enjuague la cuchara con agua destilada.
50. Seque la cuchara.
51. Tome un vaso tequilero.
52. Etiquete el vaso de 50 ml con el nombre acetona 10 %.
60. Destape el frasco de la acetona.
62. vierta los 2.5 ml de acetona en el vaso acetona.
63. Tape el frasco de la acetona.
77. Tome un vaso de precipitados de 50 ml.
78. Etiquete el vaso de 50 ml con el nombre ácido acético 10 %.
88. Destape el frasco de ácido acético.
89. mida 2.5 ml de ácido acético con la pipeta de 5 ml.
90. deslice 2.5 ml de acético en el vaso ácido acético.
91. Tape el frasco de ácido acético.
128. Tome un vaso de precipitados de 50 ml.
129. Etiquete el vaso de 50 ml con el nombre ácido sulfúrico 10 %.
138. Destape el frasco de ácido sulfúrico.
140. deslice 2.5 ml de sulfúrico en el vaso ác. sulfúrico.
141. Tape el frasco de ácido sulfúrico.
154. Tome un vaso de precipitados de 50 ml.
155. Etiquete el vaso de 50 ml con el nombre cloruro de sodio 0.1 M.
158. Tome una espátula.
159. Destape el frasco de cloruro de sodio.
160. Pese 0.14 g de cloruro de sodio en el vaso cloruro de sodio 0.1 M.
161. Tape el frasco de cloruro de sodio. 162. Lave la espátula con agua destilada.
163. Seque la espátula con la franela.
166. Con la probeta graduada mida 20 ml de agua destilada.
167. Agregue los 20 ml de agua destilada al vaso cloruro de sodio 0.1 M.
168. Agite vigorosamente para disolver el cloruro de sodio.
172. Enjuague la espátula y el agitador magnético con agua destilada.
173. Seque la espátula y el agitador magnético.
210. Tome un vaso de precipitados de 50 ml.
211. Etiquete el vaso de 50 ml con el nombre sacarosa 40 %.
214. Tome una espátula.
215. Destape el frasco de sacarosa.
216. Pese 10 g de sacarosa en el vaso sacarosa 40 %.
217. Tape el frasco de sacarosa.
218. Lave la espátula con agua destilada.
219. Seque la espátula con la franela.
222. Con la probeta graduada mida 15 ml de agua destilada.
223. Agregue los 15 ml de agua destilada al vaso sacarosa 40 %.
224. Agite vigorosamente para disolver el sacarosa.
228. Enjuague la espátula y el agitador magnético con agua destilada.
229. Seque la espátula y el agitador magnético.
230. Ajuste la balanza a 0.0 g.
231. Tome un vaso de precipitados de 50 ml.
232. Etiquete el vaso de 50 ml con el nombre sulfato cúprico 0.1 M.
235. Tome una espátula.
236. Destape el frasco de sulfato cúprico.
237. Pese g de sulfato cúprico en el vaso sulfato cúprico 0.1 M.
238. Tape el frasco de sulfato cúprico.
239. Lave la espátula con agua destilada.
240. Seque la espátula con la franela.
241. Coloque el vaso sulfato cúprico 0.1 M sobre la parrilla magnética.
242. Introduzca el agitador magnético en el vaso sulfato cúprico 0.1 M.
243. Con la probeta graduada mida 30 ml de agua destilada.
244. Agregue los 30 ml de agua destilada al vaso sulfato cúprico 0.1 M.
245. Agite vigorosamente para disolver el sulfato cúprico.
250. Enjuague la espátula y el agitador magnético con agua destilada.
251. Seque la espátula y el agitador magnético.
Determinación del pH y la conductividad eléctrica de compuestos líquidos.
293. Tome el vaso acetona al 10 %.
294. Mida y anote el pH de la acetona al 10 % con una varilla indicadora.
295. Introduzca los electrodos en la solución de acetona al 10 %.
296. Determine la conductividad eléctrica de la solución de acetona al 10 %.
297. Tome el vaso ácido acético al 10 %.
298. Mida y anote el pH del ácido acético al 10 % con una varilla indicadora.
299. Introduzca los electrodos en la solución de ácido acético al 10 %.
300. Determine la conductividad eléctrica de la solución de ác. acético al 10 %.
301. Tome el vaso ácido clorhídrico al 10 %.
306. Mida y anote el pH del ácido sulfúrico al 10 % con una varilla indicadora.
307. Introduzca los electrodos en la solución de ácido sulfúrico al 10 %.
308. Determine la conductividad de la solución de ácido sulfúrico al 10 %.
309. Tome un vaso de precipitados de 50 ml.
310. Etiquete el vaso de 50 ml con el nombre ácido sulfúrico concentrado.
311. Coloque dentro de la campana el vaso ácido sulfúrico concentrado.
312. Destape el frasco del ácido sulfúrico concentrado.
313. Con la probeta graduada mida 20 ml de ácido sulfúrico concentrado.
314. Vierta 20 ml de ác. sulfúrico conc. al vaso ác. sulfúrico concentrado.
315. Tape el frasco del ácido sulfúrico concentrado.
316. Enjuague la probeta graduada con agua destilada.
317. Coloque el vaso ácido sulfúrico concentrado sobre la mesa.
318. Mida y anote el pH del ácido sulfúrico con una varilla indicadora.
319. Introduzca los electrodos en el ácido sulfúrico concentrado.
320. Determine la conductividad eléctrica del ácido sulfúrico concentrado.
321. Tome un vaso de precipitados de 50 ml.
322. Etiquete el vaso de 50 ml con el nombre alcohol etílico.
323. Coloque dentro de la campana el vaso alcohol etílico.
324. Destape el frasco del alcohol etílico.
325. Con la probeta graduada mida 20 ml de alcohol etílico.
326. Vierta 20 ml de alcohol etílico al vaso alcohol etílico.
327. Tape el frasco del alcohol etílico.
328. Enjuague la probeta graduada con agua destilada.
329. Coloque el vaso alcohol etílico sobre la mesa.
330. Mida y anote el pH del alcohol etílico con una varilla indicadora.
331. Introduzca los electrodos en el alcohol etílico.
332. Determine la conductividad eléctrica del alcohol etílico.
333. Tome un vaso de precipitados de 50 ml.
334. Etiquete el vaso de 50 ml con el nombre benceno.
335. Coloque dentro de la campana el vaso benceno.
336. Destape el frasco del benceno.
337. Con la probeta graduada mida 20 ml de benceno.
338. Vierta 20 ml de benceno al vaso benceno.
339. Tape el frasco del benceno.
340. Enjuague la probeta graduada con agua destilada.
341. Coloque el vaso benceno sobre la mesa.
342. Mida y anote el pH del benceno con una varilla indicadora.
343. Introduzca los electrodos en el benceno.
344. Determine la conductividad eléctrica del benceno.
345. Tome un vaso de precipitados de 50 ml.
346. Etiquete el vaso de 50 ml con el nombre cloroformo.
347. Coloque dentro de la campana el vaso cloroformo.
348. Destape el frasco del cloroformo.
349. Con la probeta graduada mida 20 ml de cloroformo.
350. Vierta 20 ml de cloroformo al vaso cloroformo.
351. Tape el frasco del cloroformo.
352. Enjuague la probeta graduada con agua destilada.
353. Coloque el vaso cloroformo sobre la mesa.
354. Mida y anote el pH del cloroformo con una varilla indicadora.
355. Introduzca los electrodos en el cloroformo.
356. Determine la conductividad eléctrica del cloroformo.
357. Tome el vaso cloruro de sodio 0.1 M.
358. Mida y anote el pH del cloruro de sodio 0.1 M con una varilla indicadora.
359. Introduzca los electrodos en la solución de cloruro de sodio 0.1 M.
360. Determine la conductividad de la solución de cloruro de sodio 0.1 M.
361. Tome un vaso de precipitados de 50 ml.
362. Etiquete el vaso de 50 ml con el nombre hexano.
363. Coloque dentro de la campana el vaso hexano.
364. Destape el frasco del hexano.
365. Con la probeta graduada mida 20 ml de hexano.
366. Vierta 20 ml de hexano al vaso hexano.
367. Tape el frasco del hexano.
368. Enjuague la probeta graduada con agua destilada.
369. Coloque el vaso hexano sobre la mesa.
370. Mida y anote el pH del hexano con una varilla indicadora.
371. Introduzca los electrodos en el hexano.
372. Determine la conductividad eléctrica del hexano.
377. Tome el vaso sacarosa al 40 %.
378. Mida y anote el pH de la sacarosa al 40 % con una varilla indicadora.
379. Introduzca los electrodos en la solución de sacarosa al 40 %.
380. Determine la conductividad de la solución de sacarosa al 40 %.
381. Tome el vaso sulfato de cobre 0.1 M.
382. Mida y anote el pH del sulfato de cobre 0.1 M con una varilla indicadora.
383. Introduzca los electrodos en la solución de sulfato de cobre 0.1 M.
384. Determine la conductividad de la solución de sulfato de cobre 0.1 M.
385. Tome un vaso de precipitados de 50 ml.
397. Desconecte el circuito de conductividad.
398. Neutralice lentamente los residuos ácidos (ver Forma de desechar).
399. Deseche los residuos ácidos (ver Forma de desechar).
400. Neutralice lentamente los residuos básicos (ver Forma de desechar).
401. Deseche los residuos básicos (ver Forma de desechar).
402. Deseche los residuos orgánicos(ver Forma de desechar).
403. Lave y enjuague el material.
404. Seque el material con papel o con franela
406. Guarde y entregue el material y los equipos.
408. Apague la campana de extracción.
409. Revise que no haya reactivos sobre la mesa.
410. Revise que la mesa esté limpia y seca.
411. Revise que las llaves de gas estén cerradas.
412. Revise que las llaves de agua estén cerradas.
414. Revise que los contactos eléctricos estén libres.
415. Revise que los extractores de aire estén apagados.
416. Revise que los interruptores eléctricos estén apagados.
417. Retírese el equipo de protección personal.
418. Guarde el equipo de protección personal.
419. Revise que la luz esté apagada.

Forma de desechar.
Queme los residuos orgánicos en un incinerador con filtro y trampa.
Neutralice los residuos ácidos con bicarbonato de sodio.
Neutralice los residuos alcalinos con bicarbonato de sodio.

OBSERVACIONES.
Es necesario consultar en la literatura la naturaleza química de cada uno de los enlaces estudiados, iónico, covalente y covalente coordinado, identificar varios ejemplos de cada uno de ellos y relacionarlos con las propiedades físicas y químicas que le proporcionan a la materia.
En particular, es importante que se revisen las propiedades físicas y químicas (periódicas) correspondientes a las sustancias que se emplean en la presente experiencia. Con esta información, se describen y explican las reacciones involucradas. En este sentido, merecen especial atención las propiedades de los compuestos metálicos, como el sodio; en este caso es de suma importancia que se consulten las propiedades termodinámicas de su reacción con el agua, con el fin de establecer las medidas de prevención y contingencia más apropiadas.
Por otro lado, se debe revisar en la literatura el concepto de conductividad eléctrica, enfocado primordialmente a las soluciones acuosas. Aparejado a lo anterior, se debe consultar el concepto de solución y solución electrolítica, así como las ecuaciones que describen su comportamiento.
Finalmente, sumamente recomendable que se identifiquen las aplicaciones que se hacen de las propiedades estudiadas y sus conceptos, en actividades de la vida cotidiana.

REFERENCIAS.
Cole-Parmer 97-98. Cole-Parmer Instrument Company, Vernon Hills, IL. 1996.
García-Junco, M. 1929. Tratado de Química Orgánica. Talleres Gráficos de la Nación, México.
Hackett, W.J. y Robbins, G.P. 1982. Manual Técnico de Seguridad. Representacionas y Servicios de Ingeniería, S.A., México.
The Merk Catalogue. Merk KgaA, Darmstadt, BRD. 1996.
The Merk Index. 12th ed. Merk KgaA, Darmstadt, BRD. 1996.


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