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Ingeniería de Materiales

PRACTICA DIRIGIDA N° 2 Elaborado por: Ing. Enrique De La Cruz Sosa ENLACES INTERATÓMICOS e INTERMOLECULARES EN LOS MATERIALES DE INGENIERÍA Propósito : Comprender la importancia de los enlaces químicos y físicos relacionados con la influencia en los Materiales de ingeniería. Actividad : Desarrollar la practica dirigida completando, relacionando o marcando, según corresponda cada pregunta.

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IA H Li Na K Rb Cs

VIIIA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA He B C N O Be F Ne Mg IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB Al Si P S Cl Ar Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Sr In Sn Sb Te I Xe Ba Tl Pb Bi Po At Rn

1. ¿Por qué es importante conocer el tipo de enlace químico o unión física presente en los diferentes tipos de materiales de ingeniería? Los enlaces son muy importantes porque: - Permiten que los átomos se agrupen en moléculas. - Permiten que las moléculas se agrupen entre sí, lo que da lugar a que se formen sustancias puras y compuestas. - Conociendo el mecanismo de los enlaces químicos, el hombre puede formar y separar sustancias. Para comprender bien los enlaces químicos debemos conocer antes el siguiente concepto. La importancia de los enlaces está en la energía que hay en estos, cada que se rompe un enlace se libera energía. También tienen importancia en la estabilidad que le da a las moléculas, enlaces débiles como puntos de hidrogeno hace a las moléculas más inestables, enlaces fuertes como puentes di sulfuro garantizan moléculas muy estables.

2. A partir de las configuraciones electrónicas de los siguientes elementos, indicar el número de electrones de valencia que participarían en la formación de enlaces químicos para ...

a) 33As Configuración electrónica: [Ar]3d104s24p3 Electrones de valencia: 5 b) 17Cl Configuración electrónica: [Ne]3s23p5 Electrones de valencia: 7 c) 56Ba Configuración electrónica: [Xe]6s2 Electrones de valencia: 2 3. Respecto a los conceptos básicos de la tabla y de los enlaces, marque la relación correcta (verdadero) o incorrecta (falso) a) El potasio tiene dos electrones de valencia (F)

[Ar]4s

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Como se aprecia en la configuración electrónica el potasio cuenta con un electrón de valencia. b) El elemento perteneciente al 5to. Periodo y grupo VIA es el Selenio (F) Selenio: Número atómico: 34 Grupo: VI A Peso atomico: 78.96 Período: 4 c) En la formación del enlace iónico entre el Estroncio y el Oxígeno, el no metal acepta un electrón para alcanzar la estabilidad (V) d) La unión entre el Iodo y el Cloro requiere la participación total de dos electrones de valencia y formar una molécula diatómica (V)

4. Dado el siguiente esquema de la Tabla Periódica en forma genérica en donde las letras no representan los símbolos de los elementos, señale como verdadero (V) o falso (F), según corresponda

a) A y B son elementos no metálicos (V) b) N y E son elementos representativos (F) c) Z pertenece al quinto período (V) d) La electronegatividad de L es menor que la de N (V ) e) C es un elemento del segundo grupo (F) f) Los elementos A, D, E, F y G pertenecen al primer período (F) g) Los átomos del elemento L tienen menor electroafinidad que los de A h) La electronegatividad de F es menor que la de B (V )

(V)

5. Respecto a la teoría de los enlaces químicos, marque como verdadero o falso a. Se conocen tres tipos de enlaces químicos: iónico, covalente e intermolecular (F) b. En los enlaces iónicos los átomos de meta pierden electrones mientras que los átomos de no metal los ganan (F) c. En los enlaces covalentes hay transferencia de electrones mientras que los iónicos hay compartición de electrones de valencia (F) d. Las intensidades de los enlaces químicos influyen en algunas propiedades tales como: resistencia térmica, conductividad eléctrica, etc. (V) 6. Represente las estructuras de Lewis para las siguientes sustancias, teniendo en cuenta si son sustancias iónicas o covalentes, para ello, tener presente la tabla periódica adjunta: N2, CH4, SO2, Ca CO3, Mg I2, Al2O3,

7. De la pregunta anterior, para el caso de las sustancias moleculares, indique cuales son polares y apolares. Justifique su respuesta  

Son polares: SO2, Ca CO3, Mg I2, Al2O3 debido a que tienen electrones sin enlazarse. Son Apolares: N2, CH4 son apolares porque todos sus electrones están enlazados.

8. Señale el tipo de enlace químico presente en los siguientes materiales de uso ingenieril a. CaO: Enlace Ionico b. SiO2: Enlace Covalente

c. CuAl2: Enlace Metálico d. BN: Enlace Covalente 9. De cada material de ingeniería: metálico, semiconductor, cerámico y polímero, indique el tipo de unión química o física que le caracteriza. Material Metálico Semiconductor Polímero Cerámico

Tipo de unión E. Metálico E. Covalentes

E. Covalente e Intermolecular E. Covalente e Iónico

10. Los ladrillos refractarios se caracterizan por soportar altas temperaturas más que los vidrios de ventana, si la composición de cada uno de estos materiales es: Ladrillo refractario: SiO2 + Al2O3 + MgO Vidrio para ventana: SiO2 + Na2O + CaO En función del tipo de enlace químico presente en cada óxido componente, explique por qué los ladrillos refractarios soportan más temperatura que los vidrios para ventana. Sugerencia: compare las fuerzas electrostáticas de unión presentes entre los átomos de cada óxido.

Na y Ca tienen poca electronegatividad vidrio- Al y Mg tienen mayor electronegatividad por lo tanto ganan más electrones lo cual lo hace más resistente al calor.

11. ¿En cuál de los siguientes compuestos podemos encontrar enlaces iónicos? Explique porque tal elección. A) B) C) D) E)

grafito (C) teflón (CF2-CF2)n zirconia (ZrO2) latón (Cu/Zn) nitruro de boro(BN)

12. Respecto al enlace iónico, qué proposición es incorrecta. A) Permite la unión de átomos de tipo metálico con los no metálicos. B) La fuerza de atracción eléctrica (FE), entre los iones, varía inversamente con sus radios iónicos.

C) Influyen en la temperatura de fusión de sus compuestos binarios. D) Está presente en la magnesia, MgO, y en el carburo de silicio, SiC. 13. Marque verdadero (V) o falso (F) a cada una de las siguientes afirmaciones: A) Las fuerzas intermoleculares son más intensas que los enlaces químicos (F ) B) Las fuerzas de unión iónica dependen de la carga eléctrica de los iones, así como de la distancia que hay entre ellos (V) C) La sílice, SiO2, presente en la arena y materia prima para la elaboración de vidrios, presenta enlaces covalentes (V) D) Los materiales poliméricos presentan enlaces físicos, a nivel de sus macromoléculas, y covalentes a nivel de los átomos que la integran (V) 14. La imagen adjunta corresponde a abreviatura de la macromolécula polímero nylon. ¿Qué tipo de fuerzas unión están presenten entre macromoléculas del nylon? A) B) C) D) E)

la del de las

Enlace covalente Unión puente de hidrógeno Enlace iónico Interacción dipolo-dipolo Enlace metálico

15. ¿Qué tipo de enlace cabe esperar en cada uno de los siguientes materiales: Xe(l), CaF2(s), bronce, CdTe(s), goma y W(s)?

16. ¿Por qué el HF, que tiene un peso molecular inferior al HCl, presenta temperaturas de ebullición superiores (19,4°C frente a -85°C)? 

Esto es debido a la presencia de puentes de hidrogeno, que hace que los enlaces sean más

difíciles de romper lo cual ocasiona que tenga un punto de ebullición superior. 17. ¿Qué relación se puede establecer entre la composición, estructura, procesamiento del material y sus propiedades? Todos

dan

origen

a

las

propiedades

de

los

distintos

materiales.