2.8 enlace covalente
Un enlace covalente entre dos átomos o grupos de átomos se produce cuando estos, para alcanzar el octeto estable, comparten electrones del último nivel.[1] La diferencia de electronegatividades entre los átomos no es suficienteDe esta forma, los dos átomos comparten uno o más pares electrónicos en un nuevo tipo de orbital, denominadoorbital molecular. Los enlaces covalentes se suelen producir entre elementos gaseosos o no metales.
El Enlace Covalente se presenta cuando dos átomos comparten electrones para estabilizar la unión.
A diferencia de lo que pasa en un enlace iónico, en donde se produce la transferencia de electrones de un átomo a otro; en el enlace covalente, los electrones de enlace son compartidos por ambos átomos. En el enlace covalente, los dos átomos no metálicos comparten uno o más electrones, es decir se unen a través de sus electrones en el último orbital, el cual depende del número atómico en cuestión. Entre los dos átomos pueden compartirse uno, dos o tres pares de electrones, lo cual dará lugar a la formación de un enlace simple, doble o triple respectivamente. En la representación de Lewis, estos enlaces pueden representarse por una pequeña línea entre los átomos.
2.9 COMPARACION ENTRE LAS PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS IONICOS Y LOS COMPUESTOS COVALENTES.
Compuestos Iónicos
- Tienen altos puntos de fusión y de ebullición debido a la fuerte atracción entre los iones. Por ello pueden usarse como material refractario.
- Son sólidos a temperatura ambiente. Son tan fuertes las fuerzas de atracción que los iones siguen ocupando sus posiciones en la red, incluso a centenares de grados de temperatura.
- Dureza muy baja.
- En general, son malos conductores de la electricidad. Aunque la conductividad eléctrica se ve favorecida si aumenta la polaridad de las moléculas.
- La solubilidad es variable, siendo solubles en disolventes de polaridad similar. Los compuestos polares se disuelven en disolventes polares, los a polares en los disolventes a polares.Compuestos Covalentes
- Puntos de fusión y ebullición bajos, pero mayores que los de los a polares.
- Se encuentran principalmente en estado gaseoso o líquido aunque también pueden ser sólidas.
- Son duros y quebradizos. La dureza, entendida como oposición a ser rayado, es considerable en los compuestos iónicos; al suponer el rayado la ruptura de enlaces por un procedimiento mecánico, este resulta difícil debido a la estabilidad de la estructura cristalina.
- En estado sólido no conducen la corriente eléctrica, pero sí lo hacen cuando se hallan disueltos o fundidos. Al introducir dos electrodos, uno positivo y otro negativo, en una disolución iónica, se crea un flujo de electrones al ser repelidos por el ánodo y atraídos por el cátodo (y viceversa para los cationes). Este fenómeno se denomina conductividad iónica.
- Son muy solubles en agua. Son buenas conductoras de la electricidad (se denominan electrolitos).
Compuestos Iónicos
- Tienen altos puntos de fusión y de ebullición debido a la fuerte atracción entre los iones. Por ello pueden usarse como material refractario.
- Son sólidos a temperatura ambiente. Son tan fuertes las fuerzas de atracción que los iones siguen ocupando sus posiciones en la red, incluso a centenares de grados de temperatura.
- Dureza muy baja.
- En general, son malos conductores de la electricidad. Aunque la conductividad eléctrica se ve favorecida si aumenta la polaridad de las moléculas.
- La solubilidad es variable, siendo solubles en disolventes de polaridad similar. Los compuestos polares se disuelven en disolventes polares, los a polares en los disolventes a polares.Compuestos Covalentes
- Puntos de fusión y ebullición bajos, pero mayores que los de los a polares.
- Se encuentran principalmente en estado gaseoso o líquido aunque también pueden ser sólidas.
- Son duros y quebradizos. La dureza, entendida como oposición a ser rayado, es considerable en los compuestos iónicos; al suponer el rayado la ruptura de enlaces por un procedimiento mecánico, este resulta difícil debido a la estabilidad de la estructura cristalina.
- En estado sólido no conducen la corriente eléctrica, pero sí lo hacen cuando se hallan disueltos o fundidos. Al introducir dos electrodos, uno positivo y otro negativo, en una disolución iónica, se crea un flujo de electrones al ser repelidos por el ánodo y atraídos por el cátodo (y viceversa para los cationes). Este fenómeno se denomina conductividad iónica.
- Son muy solubles en agua. Son buenas conductoras de la electricidad (se denominan electrolitos).
2.10Fuerza del enlace covalente
La energía de disociación del enlace, D, se define como la diferencia de energía entre
el mínimo de la curva de energía potencial de la molécula diatómica y la energía de los
átomos separados. Cuanto mayor es la energía de disociación del enlace mayor es la fuerza
de unión entre los átomos que forman dicho enlace. Esto es un aspecto importante a
considerar cuando se estudien las reacciones que una molécula puede sufrir, pues una
molécula cuyos átomos estén fuertemente unidos necesitará una energía de activación alta
para poder reaccionar.
Cuando se hace uso de las fuerzas de enlace en ciclos termodinámicos, es más
conveniente emplear la entalpía de disociación del enlace, ÄHd, que es la variación de
entalpía para la reacción de disociación (1):
A−B (g) → A(g) + B(g) (1)
La entalpía de disociación del enlace difiere de la energía del enlace en RT.
2.11 enlace metetalico y elementos semiconductores
un enlace metálico es un enlace químico que mantiene unidos los átomos (unión entre nucleos atomicos y los electrones de valencia que se agrupan alrededor de estos como una nube) de los metales entre sí. Estos átomos se agrupan de forma muy cercana unos a otros, lo que produce estructuras muy compactas. Se trata de redes tridimensionales que adquieren la estructura típica de empaquetamiento compacto de esferas. En este tipo de estructura cada átomo metálico está rodeado por otros doce átomos (seis en el mismo plano, tres por encima y tres por debajo). Además, debido a la baja electronegatividad que poseen los metales, los electrones de valencia son extraídos de sus orbitales y tienen la capacidad de moverse libremente a través del compuesto metálico, lo que otorga a éste las propiedades eléctricas y térmicas. Este enlace sólo puede presentarse en sustancias en estado sólido.
Son elementos, como el germanio y el silicio, que a bajas temperaturas son aislantes. Pero a medida que se eleva la temperatura o bien por la adicción de determinadas impurezas resulta posible su conducción. Su importancia en electrónica es inmensa en la fabricación de transistores, circuitos integrados, etc...Los semiconductores tienen valencia 4, esto es 4 electrones en órbita exterior ó de valencia. Los conductores tienen 1 electrón de valencia, los semiconductores 4 y los aislantes 8 electrones de valencia.Los 2 semiconductores que veremos serán el Silicio y el Germanio:
Como vemos los semiconductores se caracterizan por tener una parte interna con carga + 4 y 4 electrones de valencia.
Cuales son los valores que se toman para el silicio y el germanio
La energía de salto de banda (Eg) requerida por los electrones para saltar de la banda de valencia a la de conducción es de 1 eV aproximadamente. En los semiconductores de silicio (Si), la energía de salto de banda requerida por los electrones es de 1,21 eV, mientras que en los de germanio (Ge) es de 0,785 eV.
Cuales son las características básicas de los semiconductores
1- Permiten el paso de corriente en una sola dirección
Ilustre la estructura atómica del silicio
Clasificación de los semiconductores
SEMICONDUCTORES "INTRÍNSECOS" |
Los materiales semiconductores, según su pureza, se clasifican de la siguiente forma: 1. Intrínsecos 2. Extrínsecos Se dice que un semiconductor es “intrínseco” cuando se encuentra en estado puro, o sea, que no contiene ninguna impureza, ni átomos de otro tipo dentro de su estructura. En ese caso, la cantidad de huecos que dejan los electrones en la banda de valencia al atravesar la banda prohibida será igual a la cantidad de electrones libres que se encuentran presentes en la banda de conducción.
Cuando se eleva la temperatura de la red cristalina de un elemento semiconductor intrínseco, algunos de los enlaces covalentes.
2.13 estructura de los materiales
2.14 estado solido cristalino
En el estado sólido, las moléculas, átomos o iones que componen la sustancia considerada están unidas entre sí por fuerzas relativamente intensas, formando un todo compacto. La mayor proximidad entre sus partículas constituyentes es una característica de los sólidos y permite que entren en juego las fuerzas de enlace que ordenan el conjunto, dando lugar a una red cristalina. En ella las partículas ocupan posiciones definidas y sus movimientos se limitan a vibraciones en torno a los vértices de la red en donde se hallan situadas. Por esta razón las sustancias sólidas poseen forma y volumen propios.
La mayor parte de los sólidos presentes en la naturaleza son cristalinos aun cuando en ocasiones esa estructura ordenada no se refleje en una forma geométrico regular apreciable a simple vista. Ello es debido a que con frecuencia están formados por un conjunto de pequeños cristales orientados de diferentes maneras, en una estructura policristalina. Los componentes elementales de una red cristalina pueden ser átomos, moléculas o iones, de ahí que no se pueda hablar en general de la molécula de un cristal, sino más bien de un retículo elemental o celdilla unidad, que se repite una y otra vez en una estructura periódica o red cristalina.
Un cristalino tiene sus partículas ordenadas según las tres direcciones del espacio. Es lo que ocurre con la sal común o sal gema, formada por iones de cloro y de sodio.
A veces la estructura interna cristalina de un mineral no se manifiesta externamente, debido a las condiciones en que el mineral se ha formado. Sin embargo, una análisis más profundo permite poner de manifiesto la estructura interna cristalina del mineral.
Estructura interna de la materia mineral. Un cristal es un mineral de estructura interna ordenada, limitado por caras planas, de modo que el mineral tiene formas geométricas definidas.
Propiedades físicas y químicas de la materia mineral. En la corteza terrestre pueden encontrarse todos los elementos químicos que existen, aunque sus proporciones son muy variables. Los elementos químicos que forman los minerales pueden presentarse en estado nativo o formando enlaces de distintos tipos. Los minerales presentan distintas propiedades físicas (peso específico, cohesión, etc.) que facilitan su diferenciación.
Como vemos los semiconductores se caracterizan por tener una parte interna con carga + 4 y 4 electrones de valencia.
Cuales son los valores que se toman para el silicio y el germanio
La energía de salto de banda (Eg) requerida por los electrones para saltar de la banda de valencia a la de conducción es de 1 eV aproximadamente. En los semiconductores de silicio (Si), la energía de salto de banda requerida por los electrones es de 1,21 eV, mientras que en los de germanio (Ge) es de 0,785 eV.
Cuales son las características básicas de los semiconductores
1- Permiten el paso de corriente en una sola dirección
Ilustre la estructura atómica del silicio
Clasificación de los semiconductores
SEMICONDUCTORES "INTRÍNSECOS" |
Los materiales semiconductores, según su pureza, se clasifican de la siguiente forma: 1. Intrínsecos 2. Extrínsecos Se dice que un semiconductor es “intrínseco” cuando se encuentra en estado puro, o sea, que no contiene ninguna impureza, ni átomos de otro tipo dentro de su estructura. En ese caso, la cantidad de huecos que dejan los electrones en la banda de valencia al atravesar la banda prohibida será igual a la cantidad de electrones libres que se encuentran presentes en la banda de conducción.
Cuando se eleva la temperatura de la red cristalina de un elemento semiconductor intrínseco, algunos de los enlaces covalentes.
2.12Teoría de bandas
Esta teoría representa un modelo más elaborado para explicar la formación del enlace metálico; se basa en la teoría de los orbitales moleculares. Esta teoría mantiene que cuando dos átomos enlazan, los orbitales de la capa de valencia se combinan para formar dos orbitales nuevos que pertenecen a toda la molécula, uno que se denomina enlazante (de menor energía) y otro antienlazante (de mayor energía). Si se combinasen 3 átomos se formarían 3 orbitales moleculares, con una diferencia de energía entre ellos menor que en el caso anterior. En general, cuando se combinan N orbitales, de otros tantos átomos, se obtienen N orbitales moleculares de energía muy próxima entre sí, constituyendo lo que se llama una "banda"
Bandas de energía
La banda de valencia: está ocupada por los electrones de valencia de los átomos, es decir, aquellos electrones que se encuentran en la última capa o nivel energético de los átomos. Los electrones de valencia son los que forman los enlaces entre los átomos, pero no intervienen en la conducción eléctrica.
La banda de conducción: está ocupada por los electrones libres, es decir, aquellos que se han desligado de sus átomos y pueden moverse fácilmente. Estos electrones son los responsables de conducir la corriente eléctrica.
n consecuencia, para que un material sea buen conductor de la corriente eléctrica debe tener electrones en la banda de conducción. Cuando la banda esté vacía, el material se comportará como un aislante.
Entre la banda de valencia y la de conducción existe una zona denominada banda prohibida o gap, que separa ambas bandas y en la cual no pueden encontrarse
Los metales, cuando estos están en su estado solido, sus atomos se alinean de manera regular en forma de mallas tridimensionales. Estas mallas pueden ser reconocidas fácilmente por sus propiedades qumicas, físicas o por medio de los rayos x.
Cuando un material cambia de tipo de malla al modificar su temperatura, se dice que es un material poliformo o alotrópico.
Cada tipo de malla en los metales da diferentes propiedades, no obstante que se trata del mismo material, asi es por ejemplo en el caso del hierro aleado con el carbono, se pueden encontrar tres diferentes tipos de mallas: la malla cubica de cuerpo centrado, la malla cubica de cara centrada y la malla hexagonal y compacta.
2.14 estado solido cristalino
En el estado sólido, las moléculas, átomos o iones que componen la sustancia considerada están unidas entre sí por fuerzas relativamente intensas, formando un todo compacto. La mayor proximidad entre sus partículas constituyentes es una característica de los sólidos y permite que entren en juego las fuerzas de enlace que ordenan el conjunto, dando lugar a una red cristalina. En ella las partículas ocupan posiciones definidas y sus movimientos se limitan a vibraciones en torno a los vértices de la red en donde se hallan situadas. Por esta razón las sustancias sólidas poseen forma y volumen propios.
La mayor parte de los sólidos presentes en la naturaleza son cristalinos aun cuando en ocasiones esa estructura ordenada no se refleje en una forma geométrico regular apreciable a simple vista. Ello es debido a que con frecuencia están formados por un conjunto de pequeños cristales orientados de diferentes maneras, en una estructura policristalina. Los componentes elementales de una red cristalina pueden ser átomos, moléculas o iones, de ahí que no se pueda hablar en general de la molécula de un cristal, sino más bien de un retículo elemental o celdilla unidad, que se repite una y otra vez en una estructura periódica o red cristalina.
Un cristalino tiene sus partículas ordenadas según las tres direcciones del espacio. Es lo que ocurre con la sal común o sal gema, formada por iones de cloro y de sodio.
A veces la estructura interna cristalina de un mineral no se manifiesta externamente, debido a las condiciones en que el mineral se ha formado. Sin embargo, una análisis más profundo permite poner de manifiesto la estructura interna cristalina del mineral.
Estructura interna de la materia mineral. Un cristal es un mineral de estructura interna ordenada, limitado por caras planas, de modo que el mineral tiene formas geométricas definidas.
Propiedades físicas y químicas de la materia mineral. En la corteza terrestre pueden encontrarse todos los elementos químicos que existen, aunque sus proporciones son muy variables. Los elementos químicos que forman los minerales pueden presentarse en estado nativo o formando enlaces de distintos tipos. Los minerales presentan distintas propiedades físicas (peso específico, cohesión, etc.) que facilitan su diferenciación.
No hay comentarios:
Publicar un comentario