Propiedades de las sustancias según su enlace

¿Qué propiedad delata al enlace?

El examen no siempre dice "iónico" o "metálico". Describe un sólido: a qué temperatura funde, si se dobla o se rompe, y si la corriente pasa en sólido, fundido o disuelto. Cada combinación apunta a un tipo de sólido. Qué átomos arman cada enlace está en enlace iónico, covalente y metálico. Metales y no metales, como clases de elementos, están en metales, no metales y metaloides.

Los sólidos iónicos tienen estructura cristalina, son rígidos y quebradizos, y suelen tener puntos de fusión y de ebullición altos. Eso sugiere enlaces fuertes. En sólido conducen mal la electricidad: la fuerza del enlace impide que los iones se muevan. La mayoría se disuelve con facilidad en agua. Disueltos o fundidos son excelentes conductores de la electricidad y del calor, porque los iones ya pueden moverse. La tabla 10.4 resume lo mismo: duro, quebradizo, conduce como líquido pero no como sólido, fusión de alta a muy alta. Los ejemplos son NaCl y Al2O3. Muchos compuestos de un metal con un no metal son iónicos. ^{1 3}

Los compuestos con enlaces covalentes se sienten distintos porque la atracción entre moléculas neutras es más débil que la atracción entre iones. Por eso suelen fundir y hervir mucho más bajo. Muchos son líquidos o gases a temperatura ambiente y, si son sólidos, suelen ser más blandos que un sólido iónico. La mayoría es insoluble en agua. Al ser eléctricamente neutros, conducen mal en cualquier estado. ²

Eso describe el sólido molecular, no la red. Los sólidos moleculares, como el hielo, la sacarosa y el yodo, están hechos de moléculas neutras. Las moléculas pequeñas y simétricas, H2, N2, O2 y F2, forman sólidos que funden por debajo de -200 °C. El hielo funde a 0 °C. La tabla 10.4 los marca con dureza variable, no conductores y puntos de fusión bajos. Ejemplos: H2O, CO2, I2 y C12H22O11. ³

La red covalente es el otro extremo del enlace covalente. Diamante, silicio, dióxido de silicio y carburo de silicio mantienen los átomos con una red de enlaces covalentes. Para romper o fundir ese sólido hay que romper esos enlaces. Por eso son duros, resistentes y de fusión muy alta. El diamante es de las sustancias más duras conocidas y funde por encima de 3.500 °C. La tabla dice: muy duro, no conductor, fusión muy alta. El grafito es la excepción que el libro separa: láminas planas unidas entre sí por fuerzas no covalentes, muy blando y conductor. ³

El sólido metálico conduce bien el calor y la electricidad, tiene brillo y es maleable: se deforma bajo presión o martilleo en lugar de romperse. La dureza y la temperatura de fusión varían. El mercurio es líquido a temperatura ambiente. Los metales alcalinos funden por debajo de 200 °C. Varios metales de transición funden por encima de 1.000 °C. La tabla lista Cu, Fe, Ti, Pb y U. ³

Ideas clave

• Iónico. Duro, quebradizo, fusión alta. No conduce en sólido. Sí conduce fundido o disuelto, porque los iones se mueven. NaCl y Al2O3. ^{1 3}
• Molecular. Moléculas neutras, fusión baja, no conductor. El hielo funde a 0 °C. H2 y N2 funden por debajo de -200 °C. ^{2 3}
• Red covalente. Hay que romper enlaces para fundirla. Muy dura, no conductora, fusión muy alta. El diamante supera los 3.500 °C. ³
• Grafito. Excepción: blando y conductor, láminas unidas por fuerzas que no son covalentes. ³
• Metálico. Brillo, maleable, conduce calor y electricidad. La fusión puede ser baja o muy alta. ³

Ejemplos resueltos

El sólido que solo conduce al derretirse

Una muestra es cristalina, se rompe si la golpeas y no enciende un circuito mientras está sólida. Fundida, el circuito sí cierra.

1. En sólido los iones están fijos. Por eso no hay corriente.
2. Fundida, los iones se mueven y la corriente pasa.
3. La fusión alta y la fragilidad acompañan ese cuadro.
4. Es iónico, no metálico. Un metal conduciría también en sólido. ^{1 3}

Si además se disuelve en agua y esa disolución conduce, el mismo criterio se cumple: los iones quedaron libres. ¹

Diamante contra hielo

1. El diamante exige romper una red de enlaces covalentes. Funde por encima de 3.500 °C y la tabla lo da por no conductor.
2. El hielo está hecho de moléculas neutras y funde a 0 °C.
3. Los dos pueden ser "covalentes" en algún sentido, pero no son el mismo sólido.
4. Fusión altísima y dureza extrema: red. Fusión baja: molecular. ³

Una lámina que se dobla y conduce

1. Conduce en sólido. Eso descarta al iónico sólido y a la red típica.
2. Se deforma en vez de hacerse polvo. El libro llama maleabilidad a deformarse bajo martilleo.
3. Hay brillo.
4. Es metálico. La fusión, por sí sola, no lo decide: puede estar por debajo de 200 °C o por encima de 1.000 °C. ³

Errores comunes

• Creer que todo sólido de fusión alta es iónico. La red covalente funde aún más alto y la tabla la marca como no conductora. ³
• Esperar que un metal solo conduzca fundido. Conduce en sólido, por el mar de electrones. ³
• Tratar al grafito como un diamante blando sin más. El libro lo separa: conduce y sus láminas no se sostienen con el mismo enlace. ³
• Decir que un covalente molecular conduce al disolverse, como la sal. La sección 7.2 dice que la mayoría es insoluble y que, por ser neutros, conducen mal en cualquier estado. ²
• Usar solo la temperatura. El mercurio es metal y es líquido a temperatura ambiente. Pregunta también si conduce en sólido y si se rompe o se dobla. ³

Cómo lo pregunta el examen

El patrón iónico del examen es un sólido de fusión alta que no conduce en sólido y sí conduce fundido o disuelto. El libro no fija en estas secciones la cifra de 801 °C. Sí dice fusión alta y conductividad solo cuando los iones se mueven. El metálico se descarta porque conduciría en sólido. El molecular se descarta por la fusión baja. La red se descarta porque la tabla la da como no conductora, aunque funda muy alto.

Si las opciones dicen "covalente reticular" y "covalente molecular", la reticular es la red: diamante, SiO2, SiC. La molecular es hielo, azúcar, yodo.

Resumen

• Iónico: fusión alta, quebradizo, conduce fundido o disuelto, no en sólido.
• Molecular: fusión baja, moléculas neutras, mal conductor.
• Red covalente: muy dura, fusión muy alta, no conductora. El diamante supera 3.500 °C.
• El grafito es la excepción blanda y conductora.
• Metálico: conduce en sólido, brilla y se deforma. Su fusión varía mucho.