Enlace metálico

Un enlace metálico es un enlace químico que mantiene unidos los átomos de los metales entre sí.  Existe la unión entre núcleos atómicos y los electrones de valencia, que se juntan alrededor de éstos núcleo atómicos y forman la nube electrónica En el enlace metálico todos los átomos comparten los electrones del nivel más externo, dando lagar a redes cristalinas metálicas. 

ACTIVIDAD I:  Simulación enlace metálico I
ACTIVIDAD II:  Simulación enlace metálico II

ACTIVIDAD III:  Simulación enlace metálico III

Los compuestos metálicos se ordenan redes tridimensionales, ocupando posiciones de equilibrio en los vértices de determinadas formas geométricas. Los metales de uso industrial más frecuente cristalizan en tres redes que son:

• Red cúbica centrada en el cuerpo, con una coordinación de 8 como el litio o sodio.
• Red cúbica de caras centradas, con una coordinación de 12 como el oro, aluminio o plomo.
• Red hexagonal compacta, con una coordinación de 12 como magnesio, cinc o cadmio.

ACTIVIDAD IV: Redes metálicas
ACTIVIDAD V: Construye redes metálicas

Para explicar el enlace metálico se utilizan dos modelos:

• Modelo del mar de electrones, en el que se afirma que los electrones de valencia no pertenecen a los átomos del metal, sino que todos ellos forman lo que se conoce como "mar de electrones", estando deslocalizados por toda la red y siendo comunes al conjunto de átomos que la forman.
• Modelo de bandas, según el cual se describe la estructura electrónica del metal como una estructura de bandas electrónicas, o simplemente estructura de bandas de energía, debidas al solapamiento de los orbitales atómicos. Existiendo dos bandas una de valencia 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 y otra banda de conducción que 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 y en función de la distancia entre las capas de valencia y conducción se pueden clasificar los materiales como conductores, semiconductores o aislantes.

ACTIVIDAD VI: Vídeo del modelo de mar de electrones
ACTIVIDAD VII: Modelo de la teoría de bandas

Los metales son todos, salvo el mercurio, sólidos a temperatura ambiente, tienen alta conductividad térmica y eléctrica, poseen brillo metálico, son dúctiles y maleables y emiten electrones por efecto del calor y la luz.

ACTIVIDAD VIII: Resumen de las propiedades del enlace metálico

Este vídeo y las actividades siguientes te pueden servir para repasar el enlace metálico:

ACTIVIDAD IX: Repasa el enlace metálico I
ACTIVIDAD X: Repasa el enlace metálico II
ACTIVIDAD XI: Preguntas sobre enlace metálico

Enlace covalente

El enlace covalente se produce entre dos átomos cuando estos átomos se unen, para alcanzar el octeto estable, compartiendo electrones del último nivel (excepto el hidrógeno que alcanza la estabilidad cuando tiene 2 electrones). Para generar un enlace covalente es preciso que la diferencia de electronegatividad entre los átomos sea menor a 1,7.

ACTIVIDAD I: Simulador Enlace Covalente I y Simulador Enlace Covalente II

ACTIVIDAD II:  Simulador de moléculas polares y apolares
ACTIVIDAD III: Juega con los enlaces

Denominamos estructura de Lewis al esquema en el que aparecen todos los átomos de la molécula con sus electrones de la última capa y en la que vemos tanto los pares compartidos o enlaces covalentes, como los no compartidos o pares no enlazantes.

Los pasos a seguir son:

• Realizar la configuración electrónica de los átomos para conocer cuántos electrones de valencia tienen.
• Saber los enlaces que quiere formar cada uno de los átomos, serán los mismos que electrones le falten para completar el octeto.
• Dibujar esos pares enlazantes y añadir los pares no enlazantes a cada átomo para que aparezcan todos sus electrones de la última capa.

ACTIVIDAD IV: Vídeo estructura de Lewis Teoría y Ejercicios

ACTIVIDAD V: Construye diagramas de Lewis

Las estructuras resonantes son útiles porque permiten representar moléculas, iones y radicales para los cuales resulta inadecuada una sola estructura de Lewis. Se escriben entonces dos o más de dichas estructuras y se les llama estructuras en resonancia o contribuyentes de resonancia.
ACTIVIDAD VI:  La resonancia en química
ACTIVIDAD VII: Resonancia del benceno
ACTIVIDAD VIII: Estructuras resonantes

La teoría de repulsión de pares de electrones de valencia​​, es un modelo usado en química para predecir la forma de las moléculas o iones poliatómicos. Está basado en el grado de repulsión electrostática de los pares de electrones de valencia alrededor del átomo central.

ACTIVIDAD IX: Comparación de las geometrías de varias moléculas
ACTIVIDAD X: Presentación de teoría de repulsiones de la capa de valencia
ACTIVIDAD XI: Vídeo sobre teoría de repulsiones de la capa de valencia
ACTIVIDAD XII: Teoría de repulsiones de la capa de valencia

EJERCICIOS DE TRPEV 

EJERCICIOS DE GEOMETRÍA

Para que una molécula sea polar, debe tener átomos con diferente electronegatividad y separación de cargas en la moléculas, con estas dos premisas en la molécula habrá un momento dipolar en la molécula.
ACTIVIDAD XIII: Polaridad de moléculas
ACTIVIDAD XIV: Naturaleza del enlace


La teoría de hibridación de orbitales complementa la teoría de enlace de valencia a la hora de explicar la formación de enlaces covalentes. En concreto, la hibridación es el mecanismo que justifica la distribución espacial de los pares de electrones de valencia. Los tipos de hibridación de orbitales que necesitamos aplicar para justificar la geometría de las moléculas más simples son: sp, sp2 y sp3.
Las ideas básicas del modelo de hibridación son:

• Un orbital híbrido es una combinación de orbitales atómicos
• El número de orbitales híbridos que se forman es igual al número de orbitales atómicos que se combinan.
• Los orbitales híbridos formados tienen la misma forma y una determinada orientación espacial: sp lineal; sp2 triangular plana y sp3 tetraédrica.
• Los orbitales híbridos disponen de una zona o lóbulo enlazante y otra zona o lóbulo antienlazante; el enlace se produce por el solapamiento del lóbulo enlazante con el otro orbital del átomo a enlazar.

ACTIVIDAD XV: Orbitales híbridos
ACTIVIDAD XVI: Vídeo sobre hibridación de orbitale s atómicos 
ACTIVIDAD XVII: Teoría de hibridación: Formación de enlaces

Los compuestos covalentes  diferenciaremos entre las propiedades de las moléculas y los cristales.
Los compuestos covalentes moleculares:

• Tienen puntos de fusión y ebullición bajos debido a que las fuerzas entre las moléculas son débiles, siendo mayores cuando aumenta la polaridad.
•  No conducen la electricidad ya que no hay cargas ni electrones libres.
• Se disuelven en sustancias con su misma polaridad, es decir, si es apolar en disolventes apolares y en polares cuando sea polar.

ACTIVIDAD XVIII: Propiedades de compuestos covalentes moleculares

Los cristales covalentes :

• Tienen altos puntos de fusión y ebullición por estar los átomos unidos por enlaces covalentes bastante fuertes.
• Son insolubles en casi todos los disolventes.
• No conducen el calor ni la electricidad, a excepción del grafito que dispone de electrones que pueden moverse entre las capas planas. 

ACTIVIDAD XIX: Propiedades de los sólidos covalentes

Este vídeo y las actividades siguientes te pueden servir para repasar la formación y las propiedades del enlace covalente:

ACTIVIDAD XX: Repasa el enlace covalente I
ACTIVIDAD XXI: Repasa el enlace covalente II
ACTIVIDAD XXII: Repasa el enlace covalente III

Enlace químico

El enlace iónico es el resultado de la fuerzas de atracción electrostática entre iones de distinto signo. 

Un enlace se considera iónico cuando la electronegatividad de los elementos que forman el enlace es superior a 1,8.

ACTIVIDAD I: Simulador Enlace Iónico

ACTIVIDAD II: Juego del enlace iónico

Los compuestos iónicos forman redes cristalinas constituidas por un número enorme de iones de carga opuesta, unidos por fuerzas electrostáticas. Este tipo de atracción determina las propiedades observadas. Si la atracción electrostática es fuerte, se forman sólidos cristalinos de elevado punto de fusión e insolubles en agua; si la atracción es menor, como en el caso del NaCl, el punto de fusión también es menor y, en general, son solubles en agua e insolubles en líquidos apolares, como el benceno.

ACTIVIDAD III: Redes iónicas cristalinas
ACTIVIDAD IV: Redes iónicas
ACTIVIDAD V: Resumen de las propiedades del enlace iónico

La energía de red o energía reticular es la energía que se desprende al fomarse un mol de cristal iónico a partir de los iones que lo componen en estado gaseoso. Para calcular la energía reticular se puede usar la ecuación de Born-Landé

ACTIVIDAD VI: Parámetros de los que depende la energía de red

Mediante el ciclo de Born-Haber es posible calcular el valor de la energía reticular utilizando un camino indirecto basado en la ley de Hess, sin más que sumar los cambios de energía que tienen lugar en el proceso de formación del compuesto iónico.

ACTIVIDAD VII: Vídeo del ciclo de Born-Haber
ACTIVIDAD VIII: Ciclo de Born-Haber
ACTIVIDAD IX: Ejemplos del Ciclo de Born-Haber

Este vídeo y las actividades siguientes te pueden servir para repasar la formación y las propiedades del enlace iónico:

ACTIVIDAD X: Repasa el enlace iónico I
ACTIVIDAD XI: Repasa el enlace iónico II

Enlace químico: Diagramas de Morse

Las fuerzas que mantienen unidos los átomos se denominan enlaces. Un enlace químico se produce cuando los átomos unidos adquieren un estado de menor energía y por tanto de mayor estabilidad, que cuando los átomos estaban por separado.

Cuando dos átomos están lo suficientemente separados, se puede suponer que no existe influencia mutua entre ellos y que la energía del sistema formado es nula. A medida que se van acercando, se ponen de manifiesto una serie de fuerzas de atracción de sus núcleos sobre las nubes electrónicas de los otros átomos (fuerzas de largo alcance), lo que produce una disminución de la energía del sistema. 

Cuando los átomos se encuentran uno cerca del otro, empiezan a actuar las fuerzas de repulsión entre las nubes electrónicas, estas fuerzas tienen un efecto mayor a corta distancia, entonces el sistema se desestabiliza. 

Ambas situaciones se pueden representar gráficamente mediante curvas de estabilidad, curvas de Morse. Se observa que existe una distancia internuclear en la que el sistema es más estable, siendo máximas las fuerzas de atracción y mínimas las de repulsión, esta distancia se denomina distancia de enlace y corresponde al mínimo de la curva. La energía correspondiente a esta distancia es la que se desprende en la formación del enlace químico.

Los diferentes tipos de enlaces químicos los puedes repasar en el siguiente vídeo y con las siguientes actividades:

ACTIVIDAD I: Repasa los tipos de enlaces

ACTIVIDAD II: Tipos de enlaces

#MicropoemasCSIC: concurso en Twitter de micropoemas científicos

En las redes sociales de @CSICdivulga (Cultura Científica CSIC) difundimos tanto iniciativas de divulgación desarrolladas por centros y unidades del CSIC como otros contenidos de diversa naturaleza relacionados con la cultura científica.

En 2021 se cumplen dos hitos importantes en el Twitter de @CSICdivulga. Por un lado, en mayo de este año cumplimos 10 años en esta red social. Y por otro, ¡hemos superado la cifra de 100.000 seguidores/as!

Para celebrarlo, y aprovechando el Día de la Cultura Científica (28 de septiembre), desde el CSIC ponemos en marcha un concurso de micropoemas científicos en Twitter con el hashtag #MicropoemasCSIC y hasta el 7 de octubre... Toda la información en: #CienciaParaLlevar

Desde Recursos Palomeras-Vallecas hemos participado porque nos encanta la poesía y la Ciencia con los siguientes micropoemas:

Cielo azul

Mezcla heterogénea

Volumen de agua

Un Sistema Internacional para el Siglo XXI

El actual Sistema Internacional (SI) es el sistema adoptado internacionalmente, utilizado en la práctica científica y el único legal en España, en la Unión Europea y en numerosos otros países. El SI parte de un pequeño número de magnitudes/unidades denominadas básicas definiendo, a partir de ellas, las denominadas derivadas, como producto de potencias de las básicas. Cuando este producto de potencias no incluye ningún factor numérico distinto de la unidad, estas unidades derivadas se denominan coherentes. Así pues, el SI es un sistema coherente de unidades, que permite cuantificar cualquier magnitud medible de interés en la investigación, la industria, el comercio o la sociedad, en campos tan variados como la salud, la seguridad, la protección del medio ambiente, la adquisición de bienes o la facturación de consumos, por ejemplo. 

El SI actual consta de siete unidades básicas, más un amplio grupo de unidades derivadas, junto a un conjunto de prefijos adoptados para denominar los valores de aquellas magnitudes que son mucho más grandes o mucho más pequeñas que la unidad básica, y que van desde el prefijo yocto hasta el prefijo yotta.

Desde Recursos Palomeras-Vallecas nos hacemos eco de la información del Centro Español de Metrología, que nos recuerda que en noviembre de 2018 se revisó las definiciones del  kilogramo, amperio, kelvin y mol  y es probable que esta revisión sea aprobada por la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM), el organismo internacional responsable de la comparabilidad global de las mediciones. Se espera que las definiciones revisadas entren en vigor el 20 de mayo de 2019

En el SI revisado, el kilogramo, el amperio, el kelvin y el mol se redefinirán en términos de valores numéricos fijos de las siguientes constantes de la naturaleza:

La constante de Planck (h),

La carga elemental (e),

La constante de Boltzmann (k),

La constante de Avogadro (NA), respectivamente.

y heredarán las incertidumbres asociadas a la determinación de dichas constantes.

Todas las definiciones de las unidades, se redactarán de forma distinta a la actual, de manera que las constantes aparezcan en ellas de manera explícita.

El resultado será una definición más coherente y fundamental de todo el SI, prescindiendo de realizaciones prácticas basadas en artefactos materiales, como era el caso hasta ahora del prototipo internacional del kilogramo, con posibilidad de pérdida y fuertes limitaciones de estabilidad a largo plazo, pasando a realizaciones prácticas más exactas, además de reproducibles en cualquier tiempo y lugar.

CARTEL DEL NUEVO SI

UN SI PARA EL SIGLO XXI

Hipótesis de De Broglie

  

Esta hipótesis fue introducida por Louis-Victor de Broglie, físico francés de principios del siglo XX. En 1924 en su tesis doctoral, inspirada en experimentos sobre la difracción de electrones, propuso la existencia de ondas de materia, es decir que toda materia tenía una onda asociada a ella.

Según la hipótesis de De Broglie, cada partícula en movimiento lleva asociada una onda, de manera que la dualidad onda-partícula puede enunciarse de la siguiente forma: una partícula de masa m que se mueva a una velocidad v puede, en condiciones experimentales adecuadas, presentarse y comportarse como una onda de longitud de onda, λ. 

La relación entre estas magnitudes establecida fue:

λ = h / mv

cuanto mayor sea la cantidad de movimiento (mv) de la partícula menor será la longitud de onda (λ), y mayor la frecuencia (ν) de la onda asociada.

ACTIVIDAD I: Hipótesis de De Broglie ACTIVIDAD II: Ejercicios de la Hipótesis de De Broglie

El universo a escala

En "La Escala del Universo 2" podrás sentir literalmente lo pequeños e insignificantes que somos ante el gran tamaño del universo. Desde el planck length (la unidad de escala más pequeña conocida) hasta el universo observable por los telescopios, que es lo más lejos que hemos conocido como humanidad, por ahora.

La simulación interactiva permite hacer un zoom a través de la escala y espacio; el tiempo entre cada desplazamiento nos ayuda a tener idea de la distancia que vamos recorriendo. También podemos comparar el tamaño de lo que vemos con objetos que nos resultan conocidos y reconocibles, además podemos encontrar fragmentos de información de cada elemento cuando hacemos clic sobre los elementos.

FOTCIENCIA 18

FOTCIENCIA es una iniciativa organizada por la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) cuyo objetivo es acercar la ciencia a los ciudadanos mediante una visión artística y estética sugerida a través de imágenes científicas, que son expuestas junto con una descripción o comentario escrito del hecho científico que ilustran.

La exposición de fotografías científicas itinerante producida en el marco de esta iniciativa se presenta cada año en los principales museos, centros de la ciencia, universidades y centros culturales del país, con gran éxito de público y repercusión en medios de comunicación.

Las imágenes de FOTCIENCIA se incluyen también en un catálogo y en la página web del proyecto, como recurso público para la divulgación de la ciencia.

Tu imagen puede ser una de las seleccionadas para la Exposición y el Catálogo, puedes presentarla hasta el día 14 de octubre de 2021 a las 13:00 (hora peninsular española).

Te invitamos a leer toda la información en www.fotciencia.es

Te invitamos a leer toda la información en www.fotciencia.es

¡Esperamos tu participación!

Desde Recursos Palomeras-Vallecas animamos a tod@s a participar y ver todas esas imágenes relacionadas con la ciencia que tanto nos gusta.

Este año participamos con tres imágenes muy bonitas que contienen mucha CIENCIA

Cielo normando del rojo al azul

En este cielo de Normandía, se observa cuando la luz blanca entra en la atmósfera, se produce la Dispersión de Rayeigh, de esta manera cuando un rayo de luz solar entra en la atmósfera, ésta actúa como un prisma, descomponiéndola de forma selectiva. Esta dispersión depende de la longitud de onda de la luz, siendo la luz con menor longitud de onda la más dispersa. En nuestro caso, las longitudes de onda del extremo violeta del espectro son más cortas, por lo que son dispersadas en mayor medida que las del resto de colores. Si bien las partículas atmosféricas dispersan la luz violeta más que la azul, el cielo se ve azul porque nuestros ojos son más sensibles a la luz azul y porque parte de la luz violeta es absorbida en la atmósfera superior.

A primera hora del día o a última de la tarde, los rayos solares que vemos son los que inciden de forma más 'tangencial' en la atmósfera, de forma que esos rayos deben atravesar una mayor parte de la misma para llegar a nosotros. Así, los tonos azules sufren una gran dispersión que causa que no llegue a nuestros ojos mientras que el naranja, el rojo y el amarillo sí. Cuantas más partículas sólidas hay suspendidas en el aire más coloridos y saturados son los cielos.

Un cielo, dos arco iris

En este cielo de Normandía, se ven dos arco iris, uno por encima del otro y con los colores cambiados de orden. Los arco iris se producen cuando los rayos de luz solar atraviesan las gotas de agua mientras llueve y, de manera similar a un prisma, dispersan la luz en sus diferentes colores. 

Este segundo arco iris se produce a partir del rayo de Sol que penetra por la parte de abajo de la gota, y llega hasta nosotros tras rebotar dos veces dentro de la gota. Al haber dos rebotes, los rayos se cruzan y salen de la gota en orden inverso. Este segundo arco iris es más débil porque en cada rebote se pierde algo de energía.

Fenómenos de la luz

La luz solar al llegar a la ventana y pasar a través de ella sufre tres efectos que se ven claramente en la imagen, son la refracción, la difracción y la dispersión.

En un caso sufre refracción como se puede ver en la pared, entrando a través del medio transparente y aportando luz a la habitación.

En otro rayo se puede observar la difracción de la luz, este fenómeno característico de las ondas se basa en la desviación de estas al encontrar un obstáculo como el vértice de la ventana.

Por último la ventana actúa como prisma descomponiendo la luz blanca en las distintas radiaciones monocromáticas que son tanto más desviadas por la refracción cuanto menor es su longitud de onda. De esta manera, los rayos rojos son menos desviados que los violáceos y el haz primitivo de luz blanca, así ensanchado por el prisma, se convierte en un espectro electromagnético en el cual las radiaciones coloreadas se hallan expuestas sin solución de continuidad.

Propiedades periódicas

La energía de ionización es la energía mínima que se requiere para arrancar un electrón de un átomo gaseoso en su estado fundamental, transformándolo en un catión.

ACTIVIDAD I: Vídeo Energía de Ionización

La afinidad electrónica es la energía liberada cuando un átomo gaseoso en su estado fundamental incorpora un electrón, transformándose en un anión.

ACTIVIDAD II: Vídeo Afinidad Electrónica

La electronegatividad es la tendencia que tiene un elemento para atraer hacia sí el par electrónico del enlace compartido con otro.

ACTIVIDAD III: Vídeo Electronegatividad

El radio atómico indica la distancia que existe entre el núcleo y el orbital más externo de un átomo. Por medio del radio atómico, es posible determinar el tamaño del átomo.

El radio iónico establece la distancia entre el centro del núcleo del átomo y el electrón estable más alejado del mismo, pero haciendo referencia no al átomo, sino al ion.

ACTIVIDAD IV: Vídeo Radio Atómico y Radio Iónico

Para repasar las propiedades periódicas puedes visitar las siguientes actividades y reflexionar los motivos por los que varían las propiedades periódicas:

ACTIVIDAD V: Repasa las propiedades periódicas y realiza los ejercicios
ACTIVIDAD VI: Propiedades periódicas I
ACTIVIDAD VII: Propiedades periódicas II 
ACTIVIDAD VIII: Ejercicios para practicar las propiedades periódicas
ACTIVIDAD IX: Identifica propiedades

Configuraciones electrónicas y tabla periódica

El principio de exclusión de Pauli es una regla que establece, que no puede haber en un átomo dos electrones con todos sus números cuánticos idénticos. En un mismo orbital solamente pueden existir dos electrones y con sus espines opuestos.

El principio de máxima multiplicidad de Hund indica que al llenar orbitales de igual energía (los tres orbitales p, los cinco d, o los siete f) los electrones se distribuyen, siempre que sea posible, con sus espines paralelos, es decir, que no se cruzan. La partícula es más estable  cuando tiene electrones desapareados (espines paralelos) que cuando esos electrones están apareados (espines opuestos o antiparalelos).

ACTIVIDAD I: Principios de exclusión de Pauli y de máxima multiplicidad de Hund
ACTIVIDAD II: Orden energético creciente de llenado de electrones
ACTIVIDAD III: Estructuras electrónicas de los átomos
ACTIVIDAD IV: Repasa las configuraciones electrónicas
ACTIVIDAD V: Práctica las configuraciones electrónicas

Los elementos químicos aparecen clasificados en orden creciente de número atómico en la Tabla Periódica distribuidos a lo largo de 18 columnas o grupos y 7 filas o períodos. En cada grupo se colocan elementos con propiedades similares y en cada período se van colocando los elementos en orden creciente de número atómico.

ACTIVIDAD VI: Conoce la Tabla Periódica
ACTIVIDAD VII: Elige tu Tabla Periódica favorita
ACTIVIDAD VIII: Juega al tetris con la Tabla Periódica
ACTIVIDAD IX: Tabla periódica interactiva muy útil
ACTIVIDAD X: 2019 Año Internacional de la Tabla Periódica y de los Elementos Químicos

Recuerda:
"Solamente hay dos tipos de personas, los que se saben la tabla periódica y los que no...."

Orbitales atómicos y números cuánticos

La solución de la ecuación de onda de Schrödinger da origen a cuatro tipos de valores llamados números cuánticos. Estos números proporcionan una mejor característica de los electrones.

ACTIVIDAD I: Significado de los números cuánticos

ACTIVIDAD II: Ejercicios números cuánticos

Un orbital es la zona del espacio donde existe una gran probabilidad de encontrar un electrón de un átomo. Este valor de probabilidad es aproximadamente del 90%.
ACTIVIDAD III: Orbitales atómicos ACTIVIDAD IV: Animación orbitales atómicos