Enlaces atmicos

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10EII_441 Andrea Fredes Los tomos se combinan para formar compuestos ms estables. Los tomos ms estables son los gases nobles Por consiguiente, la configuracin electrnica ms estable, es isoelectrnica con un gas noble Cuando los tomos interactan, solo entran en contacto sus regiones externas.Para los enlaces, se consideran solamente los electrones de valenciaLewis desarroll un sistema de puntos que representa un tomo con sus electrones de valencia.Excepto para el He, el nmero de electrones de valencia es igual al nmero de grupo11EII_441 Andrea Fredes

12EII_441 Andrea FredesProblemas1. Escriba los smbolos de puntos de Lewispara los tomos de los siguientes elementos: Be, b) K, c) Ca, d) Ga, e)O, f) Br, g) N

2. Escriba los smbolos de Lewis para los siguientes iones: a) Li+, b) Cl-, c) S-2, d)Sr++, e) N-313EII_441 Andrea FredesTipos de enlaces primarios1) El enlace inico2) El enlace covalente3) El enlace metlico14EII_441 Andrea Fredes El enlace inicoElectronegatividad: es la capacidad de un tomo para atraer hacia s los electrones de un enlace qumicoSe diferencia de la Afinidad Electrnica, en que esta se refiere al tomo y la electronegatividad al enlaceTiene relacin con la Afinidad Electrnica y la Energa de Ionizacin15EII_441 Andrea Fredes

16EII_441 Andrea FredesLos tomos con gran diferencia de electronegatividad (2,0 o ms) forman enlaces inicosLos electrones se transfieren de los tomos con menor EN a los tomos con mayor electronegatividadSe producen cationes cargados positivamente y aniones cargados negativamenteLa atraccin electrosttica da fuerza al enlace17EII_441 Andrea Fredes

18EII_441 Andrea FredesLos slidos inicos tienen altas energas reticulares (energa necesaria para separar un mol de compuesto en iones en estado gaseoso )Por consiguiente, tienen puntos de fusin relativamente altos. A mayor tamao del in, es menor la energa reticular.

Ej: LiCl (829 KJ/mol); CsCl (649 Kj/mol)

Son slidos solubles en agua y conductores19EII_441 Andrea Fredes El enlace covalenteSe forma en enlaces con pequeas diferencias de electronegatividad, ubicados muy prximos en la tabla Peridica Generalmente se comparten electrones s y p externos con otros tomos.Los enlaces pueden ser sencillos o mltiples20EII_441 Andrea Fredes

21EII_441 Andrea FredesEl enlace covalente puede sera) No polar: el par de electrones de enlace se comparte en forma equitativa entre dos tomos. Ej: H2, O2.

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23EII_441 Andrea Fredesb) polar: cuando los tomos que forman el ,enlace tienen electronegatividades diferentes, la nube electrnica se desplaza ms fuertemente hacia el tomo ms electronegativo

24EII_441 Andrea FredesCuando se forman enlaces covalentes entre tomos poliatmicos, quedan electrones que no forman enlace, conocidos como pares libres.Los enlaces pueden ser dobles (CO2) o triples (N2).Los enlaces triples son ms cortos que los dobles, los que a su vez son ms cortos que los simples.25EII_441 Andrea Fredes

26EII_441 Andrea FredesPropiedades:El enlace covalente no es conductivo porque los electrones estn fuertemente atrados por ambos ncleosEl punto de fusin es variado, en compuestos como el diamante, los enlaces se extienden en el espacio, pero en la mayora de los casos los enlaces son limitados y la interaccin entre molculas es dbil27EII_441 Andrea FredesEl enlace MetlicoLos tomos de los metales se caracterizan por tener pocos electrones de valencia. Adems tienen mucha facilidad para moverse en el nivel de energa en que se encuentran (nivel ms externo)Los tomos de un elemento con enlace metlico se encuentran ordenados muy juntos en una estructura cristalina.Los electrones de valencia son atrados por varios ncleos.28EII_441 Andrea FredesLos electrones no estn frreamente asociados a un ncleo particular: son electrones libres.No hay restriccciones sobre pares electrnicos como en el enlace covalente ni sobre la neutralidad como en los enlaces inicos.29EII_441 Andrea FredesPropiedades:Debido a la movilidad de los electrones de valencia, son buenos conductores elctricos.La interaccin entre los cationes vibrantes y los electrones hace que sean buenos conductores de calor.Cuando baja la temperatura, baja la vibracin, y disminuye la resistencia al paso de la corriente: el material se vuelve superconductorComo los enlaces no son tan fijos, los distintos tomos de un metal pueden deslizarse unos sobre otros, lo que hace que puedan deformarse sin rotura.30EII_441 Andrea Fredes

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LOS MATERIALESIntroduccinSe llama material a la materia que se emplea para fabricar objetos (hormign para fabricar puentes, ladrillos para fabricar casas, etc). Los materiales pueden ser sustancias puras y simples, como el hierro, o compuestas, como un plstico llamado PVC. Tambin puede tratarse de una mezcla homognea de varias sustancias, como el bronce, que es una aleacin de dos metales (estao y cobre) o una mezcla heterognea, como una roca que est formada por distintos mineralesClasificacin de los MaterialesMATERIALESMetlicosElectrnicosCermicosPolimricosElastmerosTermorrgidosTermoplsticos

Propiedades de los materiales

Propiedades de los materialesClasificacin de los materialesMetlicos:Los materiales metlicos tienen electrones que se pueden desplazar libremente, lo que los hace buenos conductores de la electricidad. Cuando un cable metlico se conecta a una fuente continua de energa, por ejemplo una batera, los electrones fluyen desde el polo (-) o ctodo de la batera hacia el polo (+) o nodo a travs del conductor.MetalesLos tomos de metales forman una red cristalina tridimensional muy similar a la de los compuestos inicos

Propiedades de los metalesConductividad elctricaConductividad trmicaDctiles (estirar) y maleables (laminar)BrilloDuros y resistentes.Clasificacin de los materialesb) ElectrnicosSon materiales no metlicos que a bajas temperaturas no conducen la electricidad, pero con un aumento pequeo de la temperatura hace que sus electrones de mayor energa se exciten, logrando as que se produzca conduccin.Materiales electrnicosUn circuito electrnico est formado por un conjunto de chips compuestos de cristales de silicio.

Clasificacin de los materialesc) Cermicos:Son compuestos de naturaleza inica, que tiene igual cantidad de aniones y cationes, por lo que tienen muy baja conductividad elctrica. Tienen una naturaleza rgida que los hace frgiles. Es difcil transformar estos slidos en lquidos. Estos materiales son extraordinariamente resistentes a la conductividad del calor, se consideran por lo tanto aislantes elctricos y trmicos.Material cermico

Propiedades de los cermicosFragilidad y alta dureza.Alto punto de fusin.Baja conductividad trmica y elctrica.Baja ductilidad y maleabilidad.Clasificacin de los materialesd) Polimricos:Compuestos formados por la unin de miles de unidades ms pequeas llamadas monmeros. Los monmeros se unen entre s a travs de enlaces covalentes, formando largas cadenas que se ordenan en estructuras en forma de red.

Polmeros.Las cadenas de polmeros pueden apilarse ordenadamente, dando origen a un polmero flexible, pero que no resiste mucho la traccin. (forros de cuaderno)Si las cadenas estn entrecruzadas se forma una especie de red y el material puede estirarse y volver a su forma original. (goma de borrar).

Cmo se forman los polmeros?Existen dos tipos generales de reaccin de polimerizacin: Por adicin y por condensacin.Adicin: Los polmeros se unen unos a otros de tal manera, que el polmero resultante contiene todos los tomos de monmeros iniciales.

b)Condensacin: En este tipo de polimerizacin, una parte de la estructura del monmero no forma parte del polmero final, sino que es expulsada al formarse el polmero (generalmente es una molcula de agua)

PolimricosElastmeros:Son aquellos que tienen propiedades elsticas (luego de deformarse pueden volver a su estado original). Dentro de ellos encontramos el caucho y la gomaPolimricosTermorrgidos:Forman una estructura dura que no se funde por accin del calentamiento, si la temperatura es muy alta, se destruye

PolimricosTermoplsticos:Son polmeros que funden sin descomponerse; pueden moldearse cuantas veces se desee modificando la temperatura.Tipos de polmerosMonmeroPolmeroAplicacinCH2=CH-CH=CH2butadienoPolibutadienoCaucho o goma artificial.CH2=C-CH=CH2 Cl (cloropreno)Policloropreno (neopreno)Pegamento, caucho artificial.CH2=CH2etilenoPolietilenoBolsas plsticas, envases.CH2=CH-ClCloruro de viniloCloruro de polivinilo (PVC)Tuberas, cortinas de bao, aislantes.CF2=CF2tetrafluoroetilenoPolitetrafluoretileno(tefln)Revestimientos de sartenes, prtesis resistentes Tipos de polmeros.MonmeroPolmeroAplicacinCH2=CHCNacrilonitriloPoliacrilonitrilo (nylon)Fibras textiles, alfombras.CH2=CCl-CH=CH22-cloro 1,3 butadienoneoprenoGoma de neoprenoCH2=C-CH3 COOCH3metilmetacrilatoLucita o plexiglsSuperficies transparentes, lentes, joyera.Separacin de mezclas de materiales La separacin de mezclas heterogneas se puede realizar a travs de los siguientes procesos mecnicos:a) Decantacin: Es una tcnica que se usa fundamentalmente en lquidos que se ubican en diferentes capas y distintas densidades, quedando el de mayor densidad en el fondo del recipiente. Separacin de mezclas de materiales b) Sedimentacin: Se utiliza en la separacin de sustancias slidas dispersas en un lquido. Consiste en dejar en reposo la mezcla, de tal modo que las partculas ms pesadas se van depositando en el fondo. Este es un mtodo utilizado en uno de los procesos que se realizan en el tratamiento del agua potable.Separacin de mezclas de materiales c) Centrifugacin: Consiste en el mismo principio que la sedimentacin, slo que acelera el proceso haciendo girar rpidamente la mezcla, provocando un aumento en la fuerza de gravedad y por ende la precipitacin de partculas al fondo del recipiente que contiene la mezcla.Separacin de mezclas de materialesd) Filtracin: Es un proceso muy utilizado en laboratorios, pues permite la separacin de pequeas cantidades de sustancias slidas disueltas en lquidos. Separacin de mezclas de materialese) Tamizado: Es un mtodo que se utiliza en la separacin de mezclas slidas de distinto tamao. Se hace pasar la mezcla por tamices de rejillas de distintos dimetros, lo que permite separar los slidos de acuerdo al tamao.Separacin de mezclas de materialesf) Extraccin: este mtodo se utiliza para separar distintas mezclas slidas. Se usan disolventes distintos, no solubles entre s, y que tengan diferentes afinidades o poder disolvente por uno de los componentes de la mezcla. Esto consiste en hacer pasar repetidamente el disolvente o la disolucin sobre el material a extraer.

g) Maceracin: La mezcla se tritura con un mortero y al mismo tiempo se agrega un disolvente.Separacin de mezclas homogneas Son aplicados para separar disoluciones:a) Evaporacin: Se utiliza cuando el soluto es un slido. Consiste en calentar directamente la mezcla, en un recipiente apropiado. Se evapora el disolvente, obtenindose el slido amorfo, por lo rpido del proceso se impide la cristalizacin.Separacin de mezclas homogneasb) Cristalizacin. Se deja evaporar muy lentamente el disolvente, lo que se puede hacer a temperatura ambiente. El proceso es lento, pero permite obtener cristales slidos en buenas condiciones.c) Destilacin: Consiste en separar mezclas lquidas, utilizando un destilador que permite condensar los vapores de la sustancia que tiene menor punto de ebullicinSeparacin de mezclas homogneasd) Cromatografa: Es una tcnica de separacin de mezclas slidas, lquidas, gaseosas y slidas en lquido. el procedimiento consiste en hacer pasar la mezcla a travs del medio adsorbente (que se adhiere a la superficie). Uno de los mtodos ms simples es utilizar como material adsorbente un papel filtro y como un disolvente un lquido. Los distintos componentes de la mezcla se van separando de acuerdo a las afinidades que tienen los componentes de la mezcla por el material adsorbente.Superconductores de alta tLa propiedad de ciertos materiales que les permite conducir electrones sin resistencia se llama superconductividad. Los superconductores de alta temperatura (SAT) presentan superconductividad a temperaturas tan impresionantes como los 180C Superconductores de alta temperatura

Red de cristales YBa2Cu3O6La estructura de los superconductores de alta Tc es como un sandwich gigante. Hay capas de tomos de cobre y de oxgeno (jamn) que se alternan con capas de otros metales (pan).Y esta sucesin abarca un nmero enorme de capas.La industria qumicaLa industria qumica puede clasificarse segn el tipo de materia prima que utiliza:

Industria QumicaDe base: Trabajan con m.primas bsicas y elaboran productos sencillosDe transformacin: Convierte productos semielaborados en nuevos productos que van directamente al mercadoMetalurgia, amonaco, cido sulfrico, petroqumica, carbn Perfumes, detergentes, jabones,fertilizantes,alimentos, papel, cermicas,plsticos, cemento, vidrio, fibras, plsticos.Industria QumicaEtapas del proceso productivo:Todo proceso productivo efectuado en la industria qumica consta de las tres etapas siguientes:Tratamientos fsicos iniciales: Las materias primas que van a reaccionar se preparan y acondicionan para el proceso qumico de transformacin (trituracin, molienda, calentamiento y mezcla)Tratamientos qumicos: Las materias primas se someten a una serie de reacciones que tienen lugar en un reactor y que las transforma en productos. Las reacciones qumicas que ocurren en los reactores van desde simples procesos trmicos como la calcinacin hasta reacciones orgnicas de polimerizacin.Tratamientos fsicos finales: Finalizada la etapa anterior, se procede a una purificacin y separacin de los productos obtenidos. Las tcnicas utilizadas son: destilacin, extraccin, cristalizacin, sedimentacin y filtracinProceso productivoMaterias primasTratamientos fsicos inicialesTratamientos qumicosTratamientos fisicos finalesProductosSubproductosElaboracin de hierroLa transformacin de los minerales de hierro en hierro metlico se realiza por un proceso qumica de reduccin con monxido de carbono, en un horno que por su altura se denomina alto horno.Las materias primas son el mineral de hierro previamente triturado, la piedra caliza (CaCO3) y el carbn coque ( C ). El producto que se obtiene se llama hierro fundido, que contiene entre 2 y 5% de carbono.Proceso obtencin del hierro1.- Se carga el alto horno con las materias primas.2.- Se inyecta aire seco, caliente y a alta presin por la parte de abajo del horno. Lo cual hace arder el carbn coque.3.- El oxgeno del xido de hierro reacciona con el monxido de carbono proveniente del coque y el hierro se funde. Cada tres o cuatro horas se deja escapar el hierro fundido.4.- Las impurezas ( escoria) que flotan en la superficie colada de hierro son eliminadas y el hierro fundido fluye a los moldes para formar lingotes de hierro.Proceso obtencin del hierro.

Industria del plstico1.-Extrusin: mtodo que se utiliza para fabricar tubos, lminas o fibras de polmeros. Los grnulos son fundidos en calefactores, convirtindose en un lquido pegajoso y espeso, el que se hace pasar a travs de una boquilla especial (o hiladora para las fibras) que le da la forma deseada. Una vez que se enfra se endurece.

2.- Vaciado: Este mtodo permite dar al plstico una forma definida. Los grnulos son introducidos con fuerza a la mquina y se funden en los calefactores. Luego se introduce a presin en un molde que se refrigera con agua para que el plstico se solidifique.

3.- Conformado por vaco: Este proceso confiere al plstico formas complicadas. La lmina de plstico es calentada encima del molde y luego se extrae de ste el aire. La presin de aire sobre la lmina hace que sta sea absorbida y caiga sobre el molde. Una vez fro, el plstico se extrae del molde.

VidrioEl vidrio es uno de los materiales artificiales ms antiguos. Se elabor por primera vez hace unos 5000 aos en Egipto por calentamiento de una mezcla de arena (silicatos), carbonato de sodio (Na2CO3) y piedra caliza o carbonato de calcio (CaCO3). Al fundirse la mezcla se convierte en un lquido homogneo, que al enfriarse se hace duro y transparente.El vidrio resulta muy til porque es fcil de moldear, es barato, no se oxida, se puede reciclar y permite fabricar una gran cantidad de objetos.Los ingredientes del vidrio se pueden mezclar en distintas proporciones. Tambin se pueden sustituir parcial o totalmente por xidos de diversos metales, consiguiendo diferentes tipos de vidrio. Por ejemplo, en la elaboracin de cristalera de mesa se usa xido de plomo en vez de carbonato de calcio.Obtencin del petrleoPara poder ubicar un pozo de petrleo que puede encontrarse hasta alrededor de 4.000 metros de profundidad se utilizan diversas formas de deteccin. Entre ellas, la exploracin geolgica y la ssmica.Exploracin geolgica: Consiste en determinar las diversas caractersticas de las rocas de un sector y estudiar adems las capas de la corteza terrestre, lo que en conjunto dar un indicio de la probable existencia de un yacimiento.Obtencin del petrleoExploracin ssmica: Consiste en la produccin de ondas acsticas generadas por una explosin hecha a gran profundidad y en la deteccin, por medio de instrumentos, del desplazamiento de las ondas por el interior de la Tierra y su posterior regreso a la superficie. Este mtodo permite conocer la estructura del subsuelo.Una vez que el pozo de petrleo es ubicado, se da comienzo a la perforacin y a la colocacin de tubos de acero, hasta llegar a un depsito mismo. Por efectos de la presin que se genera internamente por la presencia de gas, el petrleo sube por la tuberas hacia el exterior.El petrleo, tal cual sale del pozo, presta pocas utilidades, de modo que es necesario proceder a someterlo a diferentes etapas del procesamiento, con el fin de sacar la mayor utilidad posible de l, teniendo en consideracin, que no es un recurso renovable, en estas condiciones se le denomina crudo.

Obtencin del petrleoEn primer lugar se procede a extraer impurezas, agua y gases, que vienen mezclados con el petrleo. El gas que se obtiene de los pozos es conocido como gas natural y es transportado en tuberas para su posterior utilizacin como combustible.El crudo del petrleo es llevado a travs de un oleoducto hasta las refineras, donde es sometido en primer trmino a una destilacin fraccionada.Obtencin de cido sulfrico.La fabricacin del cido sulfrico se realiza en tres etapas.1.- En la primera se calientan el azufre y aire para formar dixido de azufre, SO2 (g).2.- Proceso de contacto: El SO2 se mezcla con aire nuevamente y se forma trixido de azufre, SO3 (g).3.- Finalmente pasa por un chorro de cido sulfrico pulverizado que lo absorbe, formndose un lquido concentrado y penetrante llamado leum.Otros usos de H2SO4El cido sulfrico se utiliza principalmente para hacer fertilizantes. Tambin se usa para fabricar productos orgnicos, pinturas, pigmentos, rayn, en la refinacin del petrleo y procesos metalrgicos. Tambin est presente en las bateras de plomo que usan los automviles.Proceso de obtencin del cobrePurificacin del cobre a partir de minerales oxidados:1.-Chancado: El mineral extrado del yacimiento es llevado a la planta de chancado, donde es molido hasta alcanzar partculas de un tamao de entre 20 y 25 mm.2.- Lixiviacin: El mineral, despus del chancado, se deposita en estanques, siendo sometido a la accin de cido sulfrico, el que disuelve los xidos dejando al Cu+2 en solucin acuosa.Proceso de obtencin del cobre (minerales oxidados):3.- Extraccin por solventes: La solucin proveniente de la lixiviacin es tratada en estanques, con un reactivo orgnico especial que retira el cobre de la solucin, dejando en ellas impurezas de Fe, Al, y Mn fundamentalmente. Posteriormente, el cobre es recuperado del reactivo orgnico mediante una solucin de cobre cida, lo que permite obtener una solucin que contiene aproximadamente unos 40 g de cobre, por cada litro de solucin.Proceso de obtencin del cobre:minerales oxidados4.- Precipitacin electroltica: esta solucin concentrada de cobre es llevada a estanques, en los cuales es sometida al proceso de electrlisis, es decir se introduce un ctodo que es una lmina de cobre muy delgada, y un nodo, que puede ser de plomo y en el cual se genera O2 y se hace pasar corriente elctrica por la solucin. El proceso dura 7 das, al trmino de los cuales en el ctodo se han depositado unos 70 kg de cobre de 99,9 % de pureza.Proceso de obtencin del cobre:Minerales sulfurados1.- Chancado: El mineral es llevado a la planta procesadora y triturado en tres chancadoras diferentes, de tal modo que el material se reduce a partculas de10 a 12 mm.2.- Molienda: El material proveniente del chancado se mezcla con agua y se hace pasar a travs de molinos que en su interior tiene barras o esferas de acero, que permiten reducir el tamao, alcanzando aproximadamente 0,2 mm. Proceso de obtencin del cobre:Minerales sulfurados3.- Flotacin: Cuando el mineral sale de la molienda, es llevado a unos estanques, en los cuales, desde el fondo, se le burbujea aire. Las partculas de cobre se adhieren a estas burbujas, llegando hasta la superficie, de donde pasan a unas canaletas. El resto del material se saca del fondo del estanque y es depositado en lo que se llama estanques de relave. Junto al concentrado de cobre, se obtiene tambin molibdenita y sulfuro de molibdeno, que es separado del cobre por otro proceso de flotacin.Proceso de obtencin del cobre:Minerales sulfurados4.- Espesamiento: De la etapa de la flotacin, el concentrado de cobre sale con una gran cantidad de agua, que es retirada en unos estanques llamados espesadores, en los cuales el material slido se separa por decantacin.5.- Filtracin y secado: El concentrado de cobre se hace pasar a traves de filtros, para extraer el agua, y el filtrado es llevado luego a estanques de secado, donde queda con alrededor del 5% de agua. Proceso de obtencin del cobre:Minerales sulfurados5.- Filtracin y secado (continuacin): El material que queda contiene un 40 50% de cobre, es llevado a hornos convertidores, a los cuales se hace llegar aire enriquecido con oxgeno, que permite retirar restos de hierro y azufre. En estos hornos convertidores se obtiene el llamado cobre blster, con 99,3% de pureza. Este cobre es llevado a hornos de refino y moldeo, en los cuales se obtienen nodos de 99,8% de pureza que sern empleados en la ltima etapa.

Proceso de obtencin del cobre:Minerales sulfurados6.- Fundicin: Cuando el concentrado est seco, se lleva a hornos de fusin, que permiten pasar el cobre al estado lquido a los 1200C. En esta etapa se eliminan las impurezas del cobre.7.- Refinacin electroltica: Aqu se eliminan las impurezas que an pudieran quedar de las etapas anteriores y se recuperan metales preciosos, como oro, plata, platino que se encuentran junto al cobre. El proceso se lleva a cabo en estanques que contienen soluciones de H2SO4 y CuSO4. En ellas se introducen los nodos de cobre obtenidos en el proceso final de fundicin, y como ctodos se usan lminas de cobre puro. Se hace pasar corriente electrica por 12 dias, durante los cuales los nodos de cobre se disuelven, depositndose en el ctdo que aumenta su masa a 170 kg con 99,9% purezaChile y la reserva mundial de mineralesMineral% reserva en el mundoPosicin en el mbito mundial en reservasCobre351Nitratos1001Litio881Renio521Yodo142Molibdeno202Boro56Chile y la produccin mundial de mineralesMineral% de la produccin mundialLugar ocupado en la produccin mundialCobre301Nitrato1001Litio641Renio362Yodo551Molibdeno183Boro55Plata95Industrias qumicas en ChileLa industria qumica en Chile se compone de unas 130 empresas que producen alrededor de 300 sustancias qumicas industriales. Las principales exportaciones corresponden a compuestos inorgnicos (nitratos, yodo y derivados de litio), metanol y especialidades intermedias.Se registra tambin una cantidad importante de exportaciones qumicas indirectas, que corresponden a productos qumicos utilizados por los sectores ms importantes del pas: minera del cobre, industria de la celulosa- papel y la agroindustria.