EL CONCEPTO DE MOL Y SUS APLICACIONES

¿ Qué cantidad de átomos del elemento hay en el Peso Atómico del elemento expresado en gramos?

                 Daremos la respuesta más simple, en base a un experimento también simple esquematizado en el siguiente gráfico.  

En el Peso Atómico de un elemento expresado en gramos existen 6,023 .10 ²³ átomos del Elemento.

DEFINICIÓN DE MOL

                                                 Un  Mol  es  6,023 10 ²³ unidades.

NUEVA DEFINICIÓN DE PESO ATOMICO

     El Peso Atómico de un elemento ( A _r ) es la masa de un mol de átomos de tal elemento expresada gramos.

EL MOL DE MOLECULAS

                  Volvamos a nuestra experiencia de recolección de Helio puesto que podemos sacar mucho más provecho de ella  y coloquemos a nuestro sistema en situación comparativa con otros.

DEFINICIÓN DE PESO MOLECULAR

El Peso Molecular ( M _r ) de una sustancia es la masa de  un mol de moléculas de tal sustancia expresada en gramos.     

CALCULO DEL PESO MOLECULAR

         Generalizando,  si una Sustancia tiene por Fórmula   A_aB_bC_c........

A nivel submicroscópico su molécula está formada por a átomos de A, b átomos de B y c átomos de C etc...

y a nivel macroscópico el mol de moléculas está formada por a  moles de átomos de A, b  moles de átomos de B y c  moles de átomos átomos de C etc... y de allí que el Peso Molecular se calcule con la siguiente fórmula.

         M_r A_aB_bC_c........   =  a * A_r A + b * A_r B + c * A_r C +........

¿Cuánto vale el Peso molecular del Cloroformo CHCl₃? 

M_r CHCl₃   =  1 *12  + 1 * 1 + 3 * 35,5 = 119,5 g/mol

LA ECUACIÓN DE ESTADO DE LOS GASES IDEALES.

 Para dar adecuada respuesta a la pregunta planteada es necesario averiguar las relaciones matemáticas que expresan el comportamiento de las distintas variables que determinan el estado de un sistema gaseoso.  Un sistema gaseoso se encuentra en un estado definido cuando, además de precisarse la naturaleza del gas, se conocen tres de las siguientes cuatro variables: 

n = Número de moles, V = Volumen,  P =  Presión   y   t = temperatura.

                  Para comenzar el estudio de las relaciones es conveniente definir el Volumen Molar

                                                                                       

                                       Volumen Molar  =  V     =    V  /  n     (L/mol)

    MÉTODO DE DETERMINACIÓN DEL PESO MOLECULAR

              

  La determinación experimental del valor de M_r es de fundamental importancia cuando no se conoce la fórmula de alguna sustancia. Si la sustancia se puede evaporar podemos aplicar la ecuación anterior pero para calcular el Peso Molecular.

                       M_r = densidad _P,T RT /

 P

PROPIEDADES FISICOQUIMICAS DE LAS SUSTANCIAS PURAS

MOLECULAS GIGANTES

                   Son arreglos de átomos, unidos mediante fuerzas de enlace químico (interatómico), en que no está definido el tamaño del sistema. Por lo general son arreglos de gran tamaño y de allí el nombre de la categoría. La proporción de distintos átomos se conoce y se representan estos sistemas por su fórmula empírica. La fórmula verdadera es (F.E.) _n , pero n es indeterminada. 

                  Hay tres grandes tipos de moléculas gigantes, las de enlace iónico, las de enlace covalente y las de enlace metálico.   

COVALENTES TRIDIMENSIONALES

COVALENTES BIDIMENSIONALES

COVALENTES UNIDIMENSIONALES

IONICAS.

                En estas moléculas gigantes los átomos están unidos por enlaces iónicos. Es decir son un arreglo de iones positivos y negativos que se disponen alternadamente en el espacio compensando sus cargas . La geometría del arreglo es simple cuando los iones positivos y negativos son monoatómicos y además se encuentran en relación 1:1 como en el caso del Na⁺Cl ^-. Cuando los iones son complejos, con grandes diferencias de tamaños o la proporción entre ellos no es simple, los arreglos son complicados y son materia de estudio de la Cristalografía que hace uso de las técnicas de difracción de rayos X para resolver estas situaciones.

METALICAS

                     Corresponde al caso de los metales. Los átomos metálicos , al ser muy electropositivos se desprenden de sus electrones de valencia pasando a formar iones positivos. Por su parte los electrones que han perdido su pertenencia a un átomo determinado se mueven entre los iones constituyendo una nube de electrones delocalizados.

 MAPA CONCEPTUAL 

EL ENLACE QUIMICO

El enlace químico es la fuerza que une a los atomos para formar las moléculas.

TIPOS DE ENLACES Y POLARIDAD DE LOS ENLACES

Existen dos mecanismos para cumplir la regla del octeto.

1. ENLACE IONICO. Cesión de electrones, de parte de un átomo fuertemente electropositivo a otro fuertemente electronegativo. Formación de iones positivos y negativos y atracción electrostática entre ellos.
2. ENLACE COVALENTE. Compartición de parejas de electrones entre átomos de parecida o igual electronegatividad. Electrones compartidos con spines opuestos y atracción magnética.

          Ejemplos de estas situaciones, donde se muestra la estructura electrónica a nivel molecular, se dan a continuación mediante las correspondientes notaciones de Lewis.

ENLACE COVALENTE DATIVO Y CARGAS FORMALES

                       Se presenta con relativa frecuencia la situación que para formar un enlace covalente o de compartición, es uno de los átomos participantes del enlace el que aporta la pareja de electrones del enlace.    El enlace que se forma se llama covalente dativo y va acompañado de desbalances de cargas eléctricas que deben ser determinados para tener una clara visión de la situación molecular.

LA RESONANCIA ELECTRÓNICA

" Cuando para una molécula se puede escribir varias varias configuraciones de Lewis correctas ( sin cambiar de posición los átomos) , la verdadera configuración es una mezclade todas ellas que se denomina hibrido de resonancia y dónde la importancia de cada estructura contribuyente es proporcional a sus estabilidad." 

Ejemplo:  el dióxido de carbono

   EL ENLACE QUÍMICO Y LA MECANICA CUANTICA

                       La Mecánica Cuántica contempla la combinación matemática de las funciones de ondas de orbitales atómicos para dar orbitales moleculares ( pertenecen a la molécula). La combinación produce dos orbitales moleculares.

TIPOS DE UNIONES

             Los gráficos siguientes además de reforzar los conceptos de orbitales moleculares enlazantes y antienlazantes y sus implicancias desde el punto de vista de la energía nos muestran dos situaciones que apuntan más bién al tipo de orbitales que intervienen o a distintas formas de unión

LA LONGITUD Y LA ESTABILIDAD DE LOS ENLACES DE ATOMOS HIBRIDIZADOS.

                 Puesto que los orbitales s son pequeños y de baja energía comparados con los orbitales p que son de mayor alcance y mayor energía,  los enlaces de átomos hibridizados mantendrán aquellas características según el grado de carácter s o p tenga cada situación.

Tipo de enlace              (simple)	Caracter s (%)	Radio Covalente Medio ( A°)	Longitud de Enlace (A°)	Estabilidad
Cp -Cp	0  %	-		+
Csp3 - Csp3	25 %	0,763	0,763+0,763 = 1,526	++
Csp3 - C sp2			0,763+0,743 = 1,506	+++
Csp3 - C sp			0,763+0,691 = 1,454	++++
Csp2 - C sp2	33,3 %	0,743	0,743+0,743 = 1,486	+++++
Csp2 - C sp			0,743+0,691 = 1,434	++++++
Csp - C sp	50 %	0,691	0,691+0,691 = 1,382	+++++++

PROPIEDADES PERIODICAS DE LOS ELEMENTOS

La repetición de las configuraciones electrónicas y la consiguiente conformación de un sistema de períodos y grupos es el fenómeno de carácter periódico más relevante. Sin embargo, hay otras propiedades atómicas importantes afectadas de carácter periódico.

El RADIO ATOMICO (R.A.)

Es la distancia entre el núcleo del átomo y el electrón periférico.

El siguiente gráfico muestra elocuentemente la variación periódica del Radio Atómico al avanzar el Número Atómico en los elementos. Se observa que los picks de mayor Radio Atómico corresponde a los metales alcalinos.

El Radio Atómico aumenta "bruscamente" al aumentar Z en un Grupo o familia. Los electrones periféricos se encuentra en un orbital del mismo tipo pero en el nivel siguiente. Para comprender la situación hay que recordar que, por un lado, el radio de la órbita en el átomo de Bohr o volumen del orbital en el átomo de Hidrógeno es proporcional al cuadrado de n. Por otro lado, también hay que tener presente que el aumento de Z significa mayor atracción sobre los electrones.  Predomina el primer efecto pero atenuado por el segundo factor.

                                         EL POTENCIAL DE IONIZACIÓN ( P . I .)

              Es la Energía que se necesita para arrancar el electrón periférico a un átomo neutro libre.

                  A ⁰ _(g)   +   POTENCIAL DE IONIZACIÓN    =   A^{+ 1} _(g)   +        e-

LA ELECTROAFINIDAD ( E . A .)

                     Es la Energía que se libera cuando un átomo libre y neutro capta un electrón .

                      A ⁰ _(g)      +      e-      = A^-1 _(g)         +     ELECTROAFINIDAD

LA ELECTRONEGATIVIDAD ( E. N.)

                      La Electronegatividad es una magnitud que engloba tanto al P.I como a la E.A. y, en consecuencia, es proporcional a ambas. De la misma forma que las magnitudes anteriores se comporta en forma inversa al Radio Atómico
                      Mide la tendencia a formar iones negativos o bien la capacidad de atraer electrones.

                      La electronegatividad máxima es la del Fluor  e igual a 4.   No cuenta para los gases nobles.

LA ELECTROPOSITIVIDAD   ( E . P .)

La Electropositividad es una magnitud de sentido inverso de la E. N.
Mide la tendencia a formar iones positivos o bien la capacidad de perder, ceder o repeler electrones. 

Tampoco cuenta para los gases nobles

                  LA FORMACION DE LAS MOLECULAS


                    La formación de los iones o bién alcanzar ciertos estados de oxidación hay que observarlo como un proceso asociado entre distintos átomos y que conduce a la formación de las moléculas de las diferentes Sustancias Puras. Las fórmulas (atomicidades) de aquellas moléculas puede deducirse  teniendo en cuenta el estado de oxidación de los iones estabilizados y fundamentalmente la necesidad que la estructura molecular resultante sea eléctricamente neutra. La atomicidad de un elemento se obtiene tomando en primer término el valor absoluto del estado de oxidación del átomo del otro elemento y viciversa,  luego aquellas atomicidades se simplifican, de ser posible, llegándose a las definitivas.

                                   M =  Metal       N  =  No Metal