Fundamentos de Química: Equilibrio, Propiedades Periódicas y Enlaces Químicos

Equilibrio Químico y Principio de Le Chatelier

Efecto de la Temperatura

• Aumento de temperatura en reacciones exotérmicas (ΔH < 0): Al aumentar la temperatura, el sistema se opone al cambio y se desplaza en el sentido en que se favorece la reacción endotérmica para tratar de absorber calor. La entalpía de reacción nos indica que el proceso es exotérmico en el sentido directo; por tanto, el sistema se desplaza en sentido endotérmico, que es el inverso: disminuirá la cantidad de producto.
• Aumento de temperatura en reacciones endotérmicas (ΔH > 0): La entalpía de reacción nos indica que el proceso es endotérmico en el sentido directo; por tanto, el sistema se desplaza en sentido endotérmico, que es el directo: aumentará la cantidad de producto.

Efecto del Volumen y la Presión

La disminución del volumen del recipiente implica un aumento de la presión (según la Ley de Boyle, la presión y el volumen son inversamente proporcionales). Al aumentar la presión, el sistema se opone al cambio y trata de formar menos moles de gas. Por tanto:

• Se desplaza en sentido directo: aumenta la cantidad de producto (si hay menos moles en productos que en reactivos).
• Se desplaza en sentido inverso: disminuye la cantidad de producto (si hay menos moles en reactivos que en productos).

Adición de Componentes y Catalizadores

• Añadir un componente gaseoso: El sistema trata de oponerse al cambio y se desplaza en sentido directo (para consumir el exceso).
• Catalizadores: El catalizador no afecta al equilibrio; por lo tanto, no se modifica la concentración de reactivos ni de productos, solo la velocidad para alcanzar dicho estado.

Equilibrios en Disoluciones

• Al añadir un compuesto (ac): Al añadir un compuesto determinado, este se disocia formando iones. Se trata del efecto de ion común. El sistema trata de oponerse al cambio y se desplaza en sentido inverso, favoreciéndose la precipitación.
• Al añadir un compuesto (s): Al añadir más compuesto sólido, simplemente habrá más cantidad de sólido precipitado sin alterar el equilibrio de la disolución saturada.

Propiedades Periódicas de los Elementos

Radio Atómico

Es la mitad de la distancia entre los núcleos de dos átomos idénticos que están unidos por enlace químico. Cuantas más capas electrónicas tiene un átomo, mayor será su tamaño y, por tanto, los radios atómicos aumentan al descender en el grupo. A medida que nos movemos hacia la derecha de un mismo periodo, aumenta el número de protones en el núcleo que, al atraer a los electrones con mayor intensidad, contraen el átomo disminuyendo su radio.

Energía de Ionización (Ei)

Es la energía necesaria para arrancar un electrón de un átomo en estado gaseoso. En un grupo: al aumentar el radio (R), disminuye la atracción núcleo-último electrón, por lo que se necesita menor energía para arrancar el electrón; en consecuencia, disminuye la Ei.

Afinidad Electrónica

Es la energía que se desprende cuando un átomo en estado gaseoso capta un electrón. En un grupo: al aumentar el radio (R), disminuye la atracción núcleo-electrón externo, disminuye la tendencia a ganar electrones y formar iones negativos, y por tanto, disminuye la afinidad electrónica.

Electronegatividad

Mide la atracción por el electrón compartido en un enlace covalente. En un grupo: al aumentar el radio (R), disminuye la atracción núcleo-electrón compartido, por lo que disminuye la electronegatividad.

Tipos de Enlaces Químicos

Enlace Iónico (Metal - No metal)

El metal cede sus electrones de valencia y forma iones positivos, mientras que el no metal capta electrones y forma iones negativos. Los iones positivos y negativos se unen por atracción electrostática formando una red cristalina.

Enlace Metálico (Metal - Metal)

Los átomos de metal ceden sus electrones de valencia y forman iones positivos. Estos iones se ordenan en una red 3D, mientras que los electrones cedidos quedan deslocalizados alrededor formando una nube electrónica.

Enlace Covalente Molecular (No metal - No metal)

• Enlace intramolecular: Átomos que comparten electrones mediante enlace covalente y forman moléculas.
• Enlace intermolecular: Fuerzas entre moléculas como dipolo-dipolo, dipolo instantáneo-inducido (fuerzas de London) y enlaces de hidrógeno.

Enlace Covalente Atómico o de Red

Elementos como B, C, Si, Ge, As, Sb: los átomos de no metal comparten electrones y forman enlaces covalentes en todas las direcciones del espacio, dando lugar a una red 3D de gran dureza y estabilidad.

Solubilidad en Agua

El H₂O es un disolvente polar. Se disuelven en agua las moléculas polares porque las moléculas de soluto y disolvente se pueden unir mediante fuerzas dipolo-dipolo o puentes de hidrógeno, siguiendo el principio de que las sustancias con polaridades similares son miscibles.