leccion 1.3.3

REPRESENTACIÓN DE COMPUESTOS: FÓRMULAS QUÍMICAS Y MODELOS MOLECULARES

• Curso: CHEM 1111: Química General I

• Profesor: Dr. Harry Rivera

• Lección: 1.3.3

Objetivos

• Definir y comprender adecuadamente la diferencia entre:

  • Fórmula empírica.

  • Fórmula molecular.

  • Fórmula estructural de un compuesto.

Elementos y Compuestos Químicos

• Elementos atómicos:

  • Elementos compuestos por un solo tipo de átomo.

• Elementos moleculares:

  • Elementos cuyas partículas son múltiples átomos del mismo elemento.

• Compuestos moleculares:

  • Combinación de dos o más elementos que se unen en proporciones definidas en masa, mediante enlaces covalentes.

• Compuestos iónicos:

  • Combinación de dos o más elementos que se unen en proporciones definidas en masa, mediante enlaces iónicos.

Teoría Atómica de la Materia: Moléculas

• Primeros descubrimientos de la química:

  • Ley De Las Proporciones Definidas (Proust, 1799):

  • Cuando dos elementos se combinan para formar un compuesto, lo hacen en una invariable relación de masa.

  • Ley De Las Proporciones Múltiples (DALTON, 1800’s):

  • Las cantidades de materia de un elemento que se combinan con una cantidad fija de otro elemento, para formar compuestos diferentes, están en una relación sencilla de números enteros.

Tipos de Compuestos Moleculares

• Un compuesto molecular se compone de unidades discretas de átomos, que se encuentran unidos por un enlace.

• Se representan mediante fórmulas químicas, que indican como mínimo:

  • Los elementos presentes en el compuesto.

  • El número relativo de átomos de cada elemento.

Compuestos Moleculares y su Representación

• Fórmula Química:

  • Indica el número relativo de átomos de cada elemento presente en el compuesto.

• Fórmula Empírica:

  • Es la fórmula más simple de números enteros de un compuesto.

• Fórmula Estructural:

  • Muestra el tipo y el orden de los enlaces entre los átomos.

  • Puede mostrar enlaces múltiples y pares solitarios.

  • Es difícil representar en 3D.

Ejemplos de Compuestos Moleculares

• Fórmulas:

  • Fórmula Empírica: $(CH_2O)$

  • Fórmula Molecular: $(C<em>2H</em>4O_2)$

  • Fórmula Estructural:

  • $(H - C - C - O - H)$

• Modelos Moleculares:

  • Modelo de bolas y varillas ("ball-and-stick").

  • Modelo de ocupación de espacio ("space-filling").

Visualizaciones de Compuestos Moleculares

• Ejemplo de Butano (a):

  • H H H H

  • H - C - C - H

  • H H H H

• Ejemplo de Metilpropano (b):

  • H

  • H - C - C

  • H

  • H - H

• Ejemplo de Testosterona (c):

  • OH

Compuestos Iónicos

• Compuestos iónicos consisten en la combinación de cationes y aniones.

• Su fórmula empírica y su fórmula de compuesto generalmente coinciden.

• La suma de las cargas de los cationes y aniones en cada fórmula unidad es igual a cero.

• Cationes (iones positivos):

  • Los metales tienden a perder electrones para formar iones con carga positiva.

• Aniones (iones negativos):

  • Los no metales tienden a ganar electrones para formar iones con carga negativa.

Ejemplos de Compuestos Iónicos:

• $(Al<em>2O</em>3)$:

  • 2 x +3 = +6

  • 3 x -2 = -6

  • Cationes: $(Al^{3+})$

  • Aniones: $(O^{2-})$

• $(CaBr_2)$:

• 1 x +2 = +2

• 2 x -1 = -2

• Cationes: $(Ca^{2+})$

• Aniones: $(Br^{-})$

• $(Na<em>2CO</em>3)$:

• 1 x +2 = +2

• 1 x -2 = -2

• Cationes: $(Na^{+})$

• Aniones: $(CO_3^{2-})$

• Ejemplo de Compuesto Iónico:

  • $(NaCl)$

Resumen de Compuestos Químicos

• Compuestos Variables:

  • Tabla 3.1 ■ Benzene, Acetylene, Glucose, and Ammonia

  • Benceno

    • Fórmula Empírica: $(CH)$

    • Fórmula Molecular: $(C<em>6H</em>6)$

  • Acetileno

    • Fórmula Empírica: $(CH)$

    • Fórmula Molecular: $(C<em>2H</em>2)$

    • Fórmula Estructural: $(H - C ext{-} C - H)$

  • Glucosa

    • Fórmula Empírica: $(CH_2O)$

    • Fórmula Molecular: $(C<em>6H</em>{12}O_6)$

    • Fórmula Estructural: $(H - C - O - H)$

  • Amoniaco

    • Fórmula: $(NH_3)$

Referencias

• Nivaldo J. Tro (2020). Principles of Chemistry: A Molecular Approach (4ª Ed.). Canadá: Pearson.

• Petrucci, R.H., Herring, F.G., Madura, J.D., & Bissonnette, C. (2017). General Chemistry Principles & Modern Applications (11ª Ed.). Canadá: Pearson.

Consideraciones Finales

• Las fórmulas químicas y los modelos moleculares son fundamentales para la comprensión de la estructura y composición de los compuestos químicos

• La representación visual es clave para visualizar las relaciones explosivas entre átomos en diferentes compuestos.