Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006 Curso Estrategias Didácticas para la enseñanza de la Química

Curso Estratetgias Didácticas para la Enseñanza de la Química,3a ed, 2005-2006

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EstrategiasDidácticas

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de lade la Química


¿Qué espero de esta sesión?

¿Qué quiero que pase?

¿Qué no quiero que pase?


DESARROLLO DE LA SESIÓN

Encuadre:Presentación y expectativas de los participantes 15 min

Ideas previas sobre el enlace químico 15 min

Cuestionario individual, Intercambio de ideas . Investigar experimentalmente el mejor criteriopara distinguir los enlaces

Trabajo experimental 40 min Discusión dirigida y conclusiones 35min Receso 15 min


DESARROLLO DE LA SESIÓN

Analizar las propiedades de las sustancias y los modelos que las explican

Presentación Power point 40minDiscusión y conclusiones 20 min Relacionar lo aprendido con la práctica docenteQué enseñar en secundaria, propuestas 30min Evaluación 15 min Trabajo de cierre de la sesión 10 min


Ideas previas

El aprendizaje se centra en el estudiante

Los estudiantes aprenden con base en sus ideas previas .

Es indispensable tomarlas en cuenta en el proceso de aprendizaje.

¿Cómo tomarlas en ¿Cómo tomarlas en cuenta en las clases?cuenta en las clases?


Las ideas previas de los Estudiantes

constituyen los elementos centrales desde los cuales interpretan y dan significado a los contenidos científicos y a los procesos naturales que perciben.



RELACIÓN ENTRE LA QUÍMICA MACROSCÓPICA Y LA QUÍMICA MICROSCÓPICA

Tema: ENLACE QUÍMICO. MODELOS. MODELIZACIÓN Y PRÁCTICAS DEMOSTRATIVAS

PONENTESLAURA GASQUE SILVA (Coordinadora), VICTOR UGALDE DE SALDIVAR

MARGARITA GUZMÁN ARELLANO, SILVIA CATAÑO CALATAYUD

Módulo 4.


“Explicación de las propiedades y los estados de agregación en los compuestos químicos en función de los tipos de enlace.”

Esta propuesta:

Usar las propiedades y los estados de agregación en los compuestos químicos para proponer modelos de enlace.

El enfoque tradicional:


Las Sustancias Químicas

(.....primero la realidad..)

Y los enlaces.....(...después el Modelo...)


¿Cuál es el mejor criteriopara distinguir el carácter Iónico, covalente o metálico?

Trabajo experimentalTrabajo experimental


¿ Qué me dice la cristalinidad...?


Tipos de sustancias que forman cristales

Los metalesLos compuestos iónicosLos compuestos moleculares Los compuestos covalentes

reticulares O sea... Casi cualquier tipo de

sustancia puede formar cristales


¿Y la solubilidad...?


Problemas:

Las sustancias no son “solubles o “insolubles”.

Se solubilizan con diferente grado de solubilidad, en ocasiones muy bajo.

Hay muchas sustancias iónicas insolubles en agua

Hay muchas sustancias covalentes (moleculares) solubles en agua


Estas propiedades no nos permiten clasificar los enlaces


Por estado de agregación

Estado de agregación

sólidos líquidos gases


Problemas....

¿A qué temperatura?

¿A qué presión?

¿ En qué tiempo?


Empecemos por los sólidos

¿Es el punto de fusión undato significativo?


Diamante.....

Sólidos de “alto” punto de fusión


pf 4000°C (Cotton dice que es el mayor conocido conocido...)


Grafito....

Punto de fusión 4000°C ...


Ca5(PO4)3(OH) pf = 1600°C


Hierro

pf = 1528°C


Sal común

pf = 801


Los modelos que explican el enlace toman en cuenta las interacciones que se dan entre las entidades vecinas

¿Cómo explicar estas propiedades?


¿Qué Nos Dice Un Alto Punto De Fusión?

Si es necesaria mucha energía para fundir al sólido, podemos explicarlo mediante interacciones multidireccionales

Cada entidad está unida a varias entidades vecinas y así sucesivamente

Se forman redes tridimensionales


Sólidos de Alto punto de fusión

Las entidades que los forman atraen a sus vecinos cercanos de manera fuerte y homogénea

INTERACCIONES MULTIDIRECCIONALES

(la atracción se da en varias direcciones)

SE FORMA UNA RED


Diamante

NaCl

CaF2

GaAs


Sólidos de bajo punto de fusión


Azufre, yodo, compuestos orgánicos


¿Qué nos dice un bajo punto de fusión?

Si con poca energía se funde el sólido, podemos explicarlo mediante interacciones de dirección selectiva

Aquí las interacciones se dan con intensidad sólo entre los átomos que se enlazan y son débiles con los vecinos

Se forman moléculas Al fundirse el sólido, éstas mantienen su

identidad, sólo se separan unas de otras.


Gases, líquidos o sólidos de bajo punto de fusión

Suponer que una sustancia está formada por moléculas, nos permite explicar que exista como un gas, como un líquido o como un sólido con temperatura de fusión baja.


Gases, líquidos o sólidos de bajo punto de fusión

INTERACCIONES DE DIRECCIÓN SELECTIVA

FORMAN MOLÉCULASFORMAN MOLÉCULASSe dan solo en algunas direcciones

Enlaces fuertes entre los átomosque forman la molécula

Débiles con otras entidades


Sólidos de bajo punto de fusión

Las interacciones se dan con intensidad, pero sólo entre algunos átomos vecinos y son débiles con los otros. A esto se le llama interacciones de dirección selectiva, ya que sólo en algunas direcciones se da una interacción fuerte.

(MOLÉCULAS)


fenol

yodoazufre


En resumen

Sólidos de alto punto de fusión:

Interacciones multidireccionales:

REDES

Bajo punto de fusión (sólidos, líquidos o gases)

Interacciones de direccionalidad selectiva:

MOLÉCULAS


Aparte de la direccionalidad,

¿Cómo es la naturaleza de las interacciones que unen a

los átomos?


Los estados de las sustancias y los puntos de fusión, por sí solos


Necesitamos otra propiedadmedible


¿Conductividad?

En estado sólidoFundidosEn disolución


Algunos sólidos conducen la corriente


Algunos sólidos se disuelven en agua y conducen la corriente


¿Qué me dice la conductividad?

Si hay manifestación de cargas que se mueven al aplicar una diferencia de potencial, es razonable suponer que hay separación de cargas en el material.El comportamiento eléctrico permite

distinguir el carácter del enlace de las sustancias


E n la ce m e tá lico

só lido

E n la ce ió n ico

fu nd ido o d isue lto

S í C o n du ce

E n la ce co va len te

só lid o , fun d ido o d isue lto

N o co n du ce

C on du c tiv id ad


Con Estas Observaciones

Podemos Proponer

Modelos Que Expliquen Los

Enlaces


Enlace Químico

Los átomos de los elementos se enlazan mediante sus

electrones de valencia


Enlace metálico

Los sólidos que conducen la corriente pueden concebirse como un conjunto de iones positivos que se encuentran ordenadamente colocados dentro de un mar de electrones libres. Les llamamos metales


Enlace metálico

Modelo Presencia de partículas cargadas positiva negativamente con un acomodo muy ordenado en el espacio. Interacción multidireccional.

RED IÓNICA


Enlace iónico

Propiedades. Sólidos cristalinos a temperatura ambiente, alto punto de fusión, quebradizos, no conducen la corriente como tales, pero que sí lo hacen al fundirse o disolverse en agua, no todos son solubles en agua


MODELO DE ENLACE IÓNICO

Presencia de partículas cargadas positiva y negativamente, con un acomodo muy ordenado en el espacio.Interacción multidireccional.RED IÓNICA


ENLACE COVALENTE

RED

COVALENTE

ENLACECOVALENTEMOLECULAR


RED COVALENTE

Una sustancia que no conduce nunca la corriente puede concebirse como una en la que se comparten equitativamente los electrones entre átomos vecinos.

Si son sólo unos cuantos átomos los que comparten , se forma entre ellos un enlace covalente que da origen a una molécula.

Si cada átomo comparte electrones con vecinos en distintas direcciones, se forma una red covalente.


Moléculas

En las interacciones de dirección selectiva, hay átomos fuertemente unidos a otros átomos vecinos (con lo que se forman moléculas),

pero la interacción entre moléculas es relativamente débil.

En este caso, para pasar al estado líquido lo que se requiere es romper las interacciones débiles entre moléculas, por lo que el punto de fusión es bajo.


Enlace covalente polar

En el cloruro de hidrógeno, HCl, se forma una molécula pero, el cloro atrae con más fuerza a los electrones que el hidrógeno, pero los electrones se comparten entre los dos átomos, no se han cedido de uno a otro como en el caso de un enlace iónico:

Decimos que el cloro es más electronegativo que el hidrógeno


¿y eso....cómo se sabe...?

electronegatividad


Electronegatividad

Definición de Pauling:

Es la capacidad de un átomo en un enlace para atraer electrones hacia sí mismo


En los enlaces binariosCarácter de Enlace Covalente - Iónico

Depende de la electronegatividadde los elementos

que lo forman


Eletronegatividad: Es la capacidad de un átomo en un enlace para

atraer electrones hacia sí mismo

Metales Baja

Electronegatividad

No metales Alta Electronegatividad


Comportamiento periódico Ojo con la “tendencia general”


Covalente iónico

Cl2

Cl2ON2O3

H2OHCL

AlCl3

CaCl2NaCl

CsCl

CARÁCTER


Predicción del tipo de enlace

= 0 enlace covalente no polar

1.7 < < 0 enlace covalente polar

> 1.7 enlace iónico


CsF = 4.0 – 0.7 = 3.3NaCl = 3.0 – 0.9 = 2.1LiBr = 2.8 –1.0 = 1.8BF3 = 4.0 –2.0 = 2.0

¿Tipo de enlace...?

Cuidado: el enlace entre un átomo de boro y un átomo de flúor, tiene mucho carácter iónico, pero el BF3 es un gas.....


Enlace covalente

Cuando se comparten electrones entre un par de átomos se forma entre ellos un enlace covalente que da origen a una molécula, en este caso diatómica, como el H2, el CO, el Cl2, el HCl.

(Nótese que todos son gases)


Enlace covalente polar

En el cloruro de hidrógeno, HCl, el cloro atrae con más fuerza a los electrones que el hidrógeno, pero los electrones se comparten entre los dos átomos, no se han cedido de uno a otro como en el caso de un enlace iónico

Decimos que el cloro es más electronegativo


CsF = 4.0 – 0.7 = 3.3NaCl = 3.0 – 0.9 = 2.1LiBr = 2.8 –1.0 = 1.8HF = 4.0 –2.1 = 1.9BF3 = 4.0 –2.0 = 2.0

¿Tipo de enlace...?


Óxidos

Na2O = 2.4CaO = 2.5FeO = 1.7Al2O3 = 2.0

CO2 = 1.0NO2 = 0.5SO3 = 1.0


Predicción del tipo de enlace

= 0 enlace covalente no polar

? < < 0 enlace covalente polar

> ?? enlace iónico


Átomos Enlazados

Moléculas Redes

Metálicas Iónicas Covalentes

Enlace metálico Enlace iónico Enlace covalente

Entre metales y no metales

Entre metales Entre no metales

Compuestos

ElementosElementos

Aleaciones Compuestos

Enlaces covalentes intramoleculares

Interacciones intermoleculares

Entre no metales

Elementos Compuestos H2

O2

N2

P4

S11

H2ONH3

CH4

C6H12O6

FeCuAgAl

Bi-CdAg-AuFe-C(Acero)Cu-Sn

(NaCl)x

(K 2SO 4)x

(CaCO3)x

CarbonoDiamanteGrafitoFósforosilicio

(SiO2) x

(SIC) x

(BN) x


Gracias

Silvia Cataño Calatayud

LAURA GASQUE SILVA (Coordinadora) VICTOR UGALDE DE SALDIVAR MARGARITA GUZMÁN ARELLANO


¿Falso o verdadero?

Los compuestos covalentes pueden formar sólidos cristalinos.

Los compuestos gaseosos a temperatura ambiente, son covalentes.

El gas BF3 es iónico porque la diferencia de

electronegatividades entre el B y el F es de 2. Todo compuesto iónico se disuelve en agua y conduce la

corriente. Si un compuesto es iónico, forma cristales a T ambiente. Si un compuesto forma cristales a T ambiente, es iónico.

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