Lección 44 Balance de ecuaciones

 La presente lección está orientada hacia los métodos de aprendizaje y enseñanza de temas como balanceo por tanteo, ion electrón, sistemas de ecuaciones y redox. Los temas son abordados desde los conceptos fundamentales como la conservación de la materia y la ley de proporciones definidas así como conceptos específicos como agente reductor, oxidante, sub índices y coeficientes. Finalmente, se hace uso de ejercicios y preguntas de los estudiantes que pueden surgir en el aula de aprendizaje y que pueden ser utilizadas como estrategias didácticas en el correcto aprendizaje de la química.

DOCUMENTO: Ministerio de Educación Química Bachillerato General  Pag 30 a 35

Simulacro Temático 

1. Durante la clase, la docente les explica a sus estudiantes que los enlaces iónicos son muy fuertes por la alta atracción que ejerce un átomo A sobre los electrones de otro átomo B que atrae muy poco a sus electrones. Luego les dice que la capacidad de atracción de electrones que poseen los diversos elementos de la tabla periódica es considerada una propiedad periódica y que esa propiedad de los elementos aumenta a medida que se ascendía y se desplazaba a la derecha de la tabla periódica como se observa a continuación:

Luego, unos estudiantes preguntaron por cuáles elementos eran capaces de formar enlaces iónicos de acuerdo a esa propiedad periódica, por lo que la docente decide atender sus solicitudes y de paso profundizar un poco más acerca de esa propiedad periódica.

De acuerdo a lo anterior, los ejemplos de enlaces iónicos que la docente debe mostrarles a los estudiantes y la actividad pedagógica a desarrollar es

Seleccione una:

A. K-Cl, Li-O y Na-Br; y realizar una tabla donde se separen a los elementos químicos de estos ejemplos de acuerdo a las diferencias de su electronegatividad, la cual es la propiedad que permite que los átomos atraen los electrones. 

B. Na-I, Be-O y S-F; y proyectar un video donde se explique la diferencia de afinidad electrónica que hay entre los elementos químicos de estos ejemplos, la cual es la propiedad que permite que los átomos atraen los electrones.

C. C-N, Na-Cl y Mg-O; y organizar una mesa redonda donde se discuta sobre las similitudes de radio atómico que hay entre los elementos químicos de estos ejemplos, la cual es la propiedad que permite que los átomos atraen los electrones.

D. Mg-K, Li-Br y Al-Cl ; y llevar a cabo un taller grupal relacionado con las similitudes de peso molecular que hay entre los elementos químicos de estos ejemplos, la cual es la propiedad que permite que los átomos atraigan los electrones.

Retroalimentación

La respuesta correcta es: K-Cl, Li-O y Na-Br; y realizar una tabla donde se separen a los elementos químicos de estos ejemplos de acuerdo a las diferencias de su electronegatividad, la cual es la propiedad que permite que los átomos atraen los electrones.

2. Un estudiante le dice a su profesor que estudiando para el examen de los enlaces que forman los átomos; ha encontrado una tabla, la cual se presenta a continuación:

También manifiesta que comprende las tres primeras columnas, pero que no entiende qué relación tiene el resto de columnas con el tema que está estudiando.

La estrategia más adecuada que puede implementar el docente para que el estudiante comprenda la totalidad de la tabla es

Seleccione una:

A. fijar la atención en la columna de la valencia iónica y con esto explicar que las tabla en general explica aquellos electrones que sobran o que faltan para que cada elemento forme un enlace sencillo con un átomo de otro elemento que le supla esta necesidad ya sea faltante o sobrante.

B. comparar las dos columnas de configuración electrónica de la tabla y notar que, lo que muestran las columnas restantes es que faltan o sobran electrones para cumplir con la ley del octeto, si esto ocurre, los elementos se convierten en iones por tanto los vuelve reacios a formar enlaces así como los gases nobles.

C. mostrar mediante la tabla periódica que la configuración electrónica presentada en la quinta columna es lo que le falta a cada uno de elementos de la cuarta columna para convertirse en gas noble por tanto la última columna son los electrones necesarios de cada elemento para formar enlaces con otros átomos.

D. analizar la fila del Bromo para así explicar que las últimas tres columnas lo que muestran es el tipo de ión que forma este átomo, por lo tanto requiere que otro átomo le ceda un electrón para que se convierta en un ión y así formar con éste último un enlace iónico.

Retroalimentación

Es correcta porque tomando individualmente uno de los ejemplos puede explicar cual es el resto de información que está mostrando la tabla y qué relación tiene con el tema que se está estudiando, así mismo le está mostrando que el ion que posiblemente puede formar el bromo es -1 lo que indica que debería tener un electrón de más por lo que requiere que otro átomo por ejemplo el potasio le ceda un electrón, así finalmente la relación de estos dos átomos forman un enlace iónico. De tal manera que habiendo explicado correctamente un solo elemento el estudiante estará en capacidad de deducir los demás elementos que están en la tabla.

Al contrario, la opción que compara las dos columnas de la configuración electrónica de la tabla no es correcta porque aunque este análisis es verdadero, no explica la relación que puede haber en la información de la tabla con el tema que está repasando el estudiante, efectivamente la segunda distribución electrónica de cada elemento hace ver que les sobren o les faltan electrones para cumplir con la ley del octeto (tener 8 electrones en su último nivel de energía) además también es cierto que si esto se cumple los elementos se convierten en iones, sin embargo la opción está afirmando que las tres columna está explicando que esta acción vuelve a los átomos reacios a formar enlaces así como los gases nobles, lo cual no es correcto porque al convertirse en iones indefectiblemente es porque otro átomo de otro elemento le “ayudó” a convertirse en ión ya sea recibiendo los electrones de más o cediéndole electrones faltantes y esto crea una relación con ese otro átomo, que por ende formará un enlace iónico.

Por otro lado la opción que muestra mediante la tabla periódica que las columnas muestran lo que les falta para convertirse en gas noble no es correcta porque aunque esta afirmación es correcta, no es la razón por la que se relaciona con el tema que está repasando el estudiante, lo que en realidad se debe notar es que estas columnas están mostrando los iones que se pueden formar con estos elementos y que por ende estos pueden formar enlace iónico con aquellas sustancias que les suplan estas necesidades, por ejemplo el aluminio +3 necesita cederle a otro u otros elementos tres electrones para que al enlazarse con ellos se convierta en un enlace iónico, el hecho de alcanzar la configuración para convertirse en gas noble (conseguir que todos sus orbitales estén llenos y que cumplan con la ley del octeto) no es la razón para crear enlaces.

Finalmente la opción que fija la atención en la última columna (Valencia iónica) no es correcta porque aunque esto podría ser adecuado para mostrarle al estudiante que las columnas muestran que cada uno de estos elementos puede formar esos iones y que al hacer esto está creando una relación con otro elemento que le está cediendo o quitando electrones para que cada uno de ellos se beneficie y puedan cumplir con la ley del octeto (8 electrones en su último nivel de energía), y que al hacer esto formará un enlace iónico con ese Átomo. Sin embargo la explicación se está desviando al asegurar que forma un enlace sencillo con un átomo de otro elemento lo cual no es correcto ya que el aluminio al tener 3 electrones para ceder puede formar enlaces simples con tres átomos que solo requieran un electrón para formar un enlace iónico como con el Nitrógeno, o puede formar un enlace triple como con el Cloro Al Cl3.

La respuesta correcta es: analizar la fila del Bromo para así explicar que las últimas tres columnas lo que muestran es el tipo de ión que forma este átomo, por lo tanto requiere que otro átomo le ceda un electrón para que se convierta en un ión y así formar con éste último un enlace iónico.

3. En su clase, una docente les explica a sus estudiantes que, en los compuestos iónicos, los aniones y cationes se organizan de tal forma que forman redes entre ellos. Luego les proyecta la siguiente imagen donde se ilustran varios ejemplos de algunas sales iónicas:

Luego, un estudiante comenta diciendo que en estos ejemplos corresponden a la disposición de los aniones y cationes de las sales cuando alcanzan el estado gaseoso después de ser sometidas a calentamiento. Al notar el error, la docente decide realizar una actividad ilustrativa para complementar la información de la imagen y de paso ayudar al estudiante a superar esa dificultad.

De acuerdo a lo anterior, la actividad pedagógica ilustrativa que debe realizar la docente es

Seleccione una:

A. proyectar unas fotografías de gránulos de las diferentes clases de sales que aparecen en el ejemplo ilustrado, ya que la imagen hace referencia a las diferentes redes cristalinas que forman los aniones y cationes cuando están en estado sólido. 

B. exponer unas animaciones acerca de la forma como ganan volumen las sales cuando pasan del estado sólido al líquido, ya que la imagen hace referencia a las redes de los cationes y aniones cuando se alejan unos de otros para aumentar el volumen.

C. presentar un video relacionado con la forma en que interactúan los cationes y aniones en una disolución, ya que la imagen hace referencia a las redes de iones positivos y negativos que se forman cuando una sal entra en contacto con el agua.

D. mostrar unas diapositivas acerca de las uniones que forman los cationes y los aniones de las sales que aparecen en el ejemplo, ya que la imagen hace referencia a las diferentes redes eléctricas que forman las sales cuando conducen la electricidad.

Retroalimentación

La respuesta correcta es: proyectar unas fotografías de gránulos de las diferentes clases de sales que aparecen en el ejemplo ilustrado, ya que la imagen hace referencia a las diferentes redes cristalinas que forman los aniones y cationes cuando están en estado sólido.

4. El profesor quiere poner en práctica lo aprendido sobre enlaces fuertes que están conformados por iones, para lo cual les presenta a sus estudiantes la siguiente información:

El docente les pide que compongan una sustancia con un enlace y las dos características anteriormente mencionadas.

Un estudiante contesta que todas las combinaciones son posibles, excepto el cobalto con el níquel ya que tienen la misma electronegatividad, por lo tanto tendrían una electronegatividad combinada igual a cero.

El docente se percata de que el estudiante no ha entendido del todo como formar enlaces fuertes, por lo cual decide implementar una estrategia que ayude al entendimiento del ejercicio, por lo cual decide

Seleccione una:

A. presentar un ejemplo de un compuesto entre el cobalto y el níquel como Co2Ni y con esto explicar que al sumar las electronegatividades de los dos cobaltos da una diferencia suficiente para formar un enlace como el solicitado.

B. mostrar con la diferencia de electronegatividad del Cobalto y el Potasio que para que haya un enlace con las condiciones propuestas esta diferencia debe ser superior a 1.7, por tanto la combinación no reúne las condiciones.

C. realizar la diferencia de electronegatividad entre el Flúor y el Níquel, lo cual da como resultado 2.1 y así mostrar que no se reúne las condiciones de un enlace lo suficientemente fuerte ya que debe ser superior a 2.5.

D. recurrir a la tabla periódica para corroborar que la diferencia en la electronegatividad para formar un enlace como el solicitado debe ser superior a 1.7 e inferior a 3.0, por tanto el flúor con el potasio no clasifican.

Retroalimentación

Es correcta porque mediante la electronegatividad (propiedad química para atraer electrones) global entre el cobalto y el potasio el cual da como resultado 1.1 comprobará que este es un enlace covalente (la diferencia por ser inferior a 1,7 quiere decir que no existe la suficiente electronegatividad como para que haya un traslado total de electrones, sino que solamente se comparten), lo cual no es la condición inicial que plantea el docente ya que él está proponiendo hacer combinaciones de enlaces formados por iones lo cual quiere decir que deben ser enlaces iónicos y la diferencia de electronegatividad entre ellos debe ser superior a 1.7, la suficiente como para que el elemento más electronegativo pueda quitar electrones del elemento menos electronegativo. En este sentido, las únicas combinaciones posibles serán (Flúor y cobalto =2.1), (Flúor y Níquel = 2.1), (Flúor y potasio = 3.2).

Por otro lado, la opción en la que presenta un ejemplo de un compuesto de cobalto y Níquel Co2Ni no es correcto porque en principio esta sustancia no existe, no hay una combinación en la que estén enlazados el cobalto y el níquel de manera molecular como lo muestra esta opción (Co2Ni). Adicional a esto, en la opción se está hablando sobre “sumar las electronegatividades de los dos cobaltos” lo cual es una apreciación errada ya que cuando se efectúa la diferencia de electronegatividades (capacidad para captar electrones de otro átomo), se toma en cuenta solo una especie del elemento que haya, independiente del número de átomos que conforman la molécula. Es así que por ejemplo el compuesto Na2O Óxido de sodio, para calcular su diferencia de electronegatividad se toma la electronegatividad del Oxígeno 3.5 menos la electronegatividad del sodio 1.0 (sin tener en cuenta que hay dos átomos de ellos), así las cosas la diferencia da como resultado 2.5 lo cual es superior a 1.7 y por tanto formará un enlace con la suficiente diferencia de electronegatividad como para que el sodio ceda electrones al oxígeno, por tanto se formará un enlace iónico.

Así mismo, la opción que realiza la diferencia de electronegatividad entre el Flúor y el Níquel no es correcta, porque aun cuando esta estrategia pudiera ser adecuada para ilustrar cómo se efectúa esta operación y así explicar que si existe una diferencia lo suficientemente grande (superior a 1.7) es porque el elemento más electronegativo tiene la capacidad para “quitar” electrones del elemento menos electronegativo, de esta forma poder corroborar que las combinaciones posibles para hacer enlace iónico (donde hay traslado de electrones) son (Flúor y cobalto =2.1), (Flúor y Níquel = 2.1), (Flúor y potasio = 3.2) por tanto el asegurar que la diferencia de electronegatividad para que esto suceda es de 2.5 está errado y esto cierra las posibilidades de armar pares de enlaces iónicos.

Finalmente, la opción en la que recurre a la tabla periódica no es correcta, porque en realidad las cifras de electronegatividad (capacidad de un elemento para quitar electrones a otro elemento) están consignadas en la tabla inicial, por tanto ya no hay necesidad de buscar alguna información adicional en la tabla periódica. Por otro lado, se está afirmando que la diferencia de electronegatividad para que se forme un enlace iónico (hay traslado de electrones) es superior a 1.7 e inferior a 3.0 por lo tanto la relación entre el flúor y el Potasio daría una diferencia de electronegatividad de 3.2 por tanto esta no reuniría las condiciones necesarias para formar un enlace de este tipo, lo cual no es verdad ya que la condición sólo contempla que sea superior a 1.7 y no hay una cifra superior que limite esta condición.

La respuesta correcta es: mostrar con la diferencia de electronegatividad del Cobalto y el Potasio que para que haya un enlace con las condiciones propuestas esta diferencia debe ser superior a 1.7, por tanto la combinación no reúne las condiciones.

5. Un profesor, luego de haber explicado a sus estudiantes las principales diferencias físicas y químicas entre los compuestos iónicos y moleculares, decidió realizar una pregunta a la clase para evaluar el progreso de esta, dicha pregunta es la que sigue: “Teniendo en cuenta lo explicado en clase, ¿se puede afirmar que el cloruro de potasio fundido (KCl) y el diclorometano líquido (CH2Cl2) son conductores eléctricos debido a que son compuestos iónicos?”

Al cabo de unos minutos de reflexión de los estudiantes, uno de ellos le contestó al profesor que es incorrecto realizar esa afirmación debido a que, tanto el cloruro de sodio fundido como el diclorometano líquido son compuestos moleculares y estos no exhiben propiedades conductoras. Teniendo en cuenta la situación que se planteó anteriormente, la estrategia que el docente puede utilizar para retroalimentar su estudiante debe estar orientada a

Seleccione una:

A. dar a conocer las principales características que presentan los compuestos conductores y cómo estos se relacionan con el enlace metálico.

B. mostrar los valores de la conductividad de los dos compuestos de tal manera que se pueda diferenciar entre conductores y aislantes.

C. aclarar la naturaleza del enlace iónico en compuestos cristalinos y relacionarlos con las propiedades físicas principales.

D. explicar los fundamentos del enlace covalente y las propiedades químicas que estos presentan a partir de las estructuras de Lewis.

Retroalimentación

Es correcta pues, teniendo en cuenta la pregunta que realizó el profesor, la respuesta que debió dar el estudiante es que el cloruro de potasio fundido es un conductor eléctrico ya que presenta un enlace iónico, mientras que el diclorometano, al ser un compuesto molecular sin cargas puntuales no tiene la capacidad de conducir la electricidad. En primera instancia, la conductividad eléctrica es una propiedad física que presentan aquellos compuestos o materiales que tienen la capacidad de transmitir la electricidad. Dicha propiedad se presenta en materiales que tengan un libre movimiento de aniones o cationes. Por otro lado, los compuestos iónicos son aquellos que presentan una distribución de cargas definida en su estructura cristalina (aniones, cationes), además se caracterizan por tener enlaces electrostáticos los cuales se distribuyen en una red cristalina. Debido a la fuerza de los enlaces electrostáticos, los compuestos iónicos presentan puntos de fusión elevados, sin embargo, cuando se alcanza la temperatura de fusión los iones tienen la capacidad de moverse libremente debido a que se vencieron las fuerzas electrostáticas de los enlaces iónicos y, es por este motivo por el cual los compuestos iónicos fundidos pueden conducir la electricidad. Además, la gran mayoría de los compuestos iónicos son solubles en agua, por lo que en solución acuosa también pueden conducir la electricidad. Avanzando en nuestro razonamiento, los enlaces covalentes presentan una distribución de carga parcial, por lo que no existen aniones o cationes que se muevan libremente para conducir la electricidad, por ello el diclorometano no conduce la electricidad. Teniendo lo anterior en cuenta, la respuesta del estudiante no está del todo errada, él demuestra saber que el diclorometano es un compuesto covalente y estos no conducen la electricidad. Sin embargo, su falla se encuentra en identificar que cloruro de potasio es un compuesto iónico y este en su estado fundido transmite la electricidad. Por lo que el docente deberá aclarar los conceptos de enlace iónico y relacionarlo con sus propiedades físicas tal como lo es la conductividad eléctrica.

La opción que propone mostrar los valores de conductividad al estudiante para determinar si los compuestos son aislantes o conductores es incorrecta porque generalmente no se dispone de estos valores ya que para encontrarlos es necesario realizar una búsqueda bibliográfica en las bases de datos correspondientes. Además, con los valores no se corregiría las falencias del estudiante que radican en los conceptos de enlace iónico.

El estudiante presenta fallos en los fundamentos de enlace iónico, y además demuestra conocer el enlace covalente, ya que, según su respuesta él sabe que el diclorometano es un compuesto molecular, por lo que explicar nuevamente los conceptos del enlace covalente dejaría al estudiante en la misma situación inicial.

La opción que propone dar a conocer las diferentes características de los compuestos conductores podría ser un enfoque adecuado, sin embargo, es una alternativa incorrecta pues no se debe relacionar con el enlace metálico ya que en la situación no se plantean compuestos que presentan enlaces metálicos ya que tanto el diclorometano como el cloruro de potasio son presentan enlaces covalentes o iónicos respectivamente. No se está haciendo referencia a un metal sólido o a un tipo de aleación para referirse al enlace metálico.

Referencias:

a) Brown, T. L. (2004). Química : la ciencia central (Novena edición.). Pearson Educación.

La respuesta correcta es: aclarar la naturaleza del enlace iónico en compuestos cristalinos y relacionarlos con las propiedades físicas principales.

6. En medio de una clase en la que se discutía acerca de la importancia de la tabla periódica para determinar la naturaleza de un enlace, un estudiante realizó la siguiente pregunta a su docente: “¿De qué tipo es el enlace en el compuesto denominado yoduro de magnesio (MgI2) ?” Luego de unos segundos, el docente le comentó a su estudiante que, debido a que el yodo se encuentra en el grupo 17A y el magnesio en el grupo 2A, el enlace en el compuesto del yoduro de magnesio es iónico. Sin embargo, el estudiante le replicó al maestro que la diferencia entre las electronegatividades del magnesio y el yodo es de +1.35, por lo que debía de ser un compuesto covalente polar. De acuerdo con la situación planteada anteriormente, la metodología más adecuada para solucionar la duda del estudiante es

Seleccione una:

A. recurrir a los valores de la distancia de enlace reportados en la información cristalográfica de cada compuesto reportada en las bases de datos tales como la “Unión Internacional de cristalografía”, de tal manera que se pueda determinar si el compuesto es molecular o presenta una estructura cristalina iónica.

B. mostrar que existen compuestos que pueden presentar una diversidad en los tipos de enlace en su estructura, como lo es el bicarbonato de sodio, a partir de la estructura de Lewis, de tal manera que, si el estudiante realiza dicha estructura de los compuestos puede saber si la naturaleza es iónica o covalente.

C. dar a conocer que mediante el uso de la tendencia de la electronegatividad en la tabla periódica se puede distinguir si en un compuesto se presentan cargas parciales o puntuales, por lo tanto, se puede conocer la naturaleza del enlace en el compuesto.

D. explicar la estabilidad de los elementos al formar un enlace a partir de la regla del octeto formulada por Lewis, teniendo en cuenta la afinidad electrónica y la energía de ionización mostrada en la tabla periódica de los elementos pertenecientes a los alcalinotérreos y halógenos respectivamente.

Retroalimentación

Teniendo en cuenta la réplica del estudiante, el profesor se encuentra en una situación en la que debe explicar porque la diferencia de electronegatividad en el yoduro de magnesio, el cual es un compuesto iónico es menor a 1.7. Es muy importante que cuando se esté hablando de los tipos de enlace se recurra a la estabilidad química como un factor principal, ya que al momento de formar un enlace los elementos por separados buscan llegar a un estado de menor energía ya sea perdiendo, ganado o compartiendo electrones de acuerdo con la regla del octeto. Teniendo lo anterior en cuenta, en un enlace iónico se pierde (catión) y se ganan electrones (anión) y esto está definido por los valores de energía de ionización y afinidad electrónica respectivamente. De acuerdo con la tendencia de la energía de ionización y la afinidad electrónica se puede asumir que todas las combinaciones de los elementos del grupo 1 y 2 A (alcalinos o alcalinotérreos) con halógenos u oxígenos forman enlaces iónicos debido a que de esta manera se encuentran en un estado mucho más estable.

Generalmente, para determinar la naturaleza de un enlace es necesario tener en cuenta factores de estabilidad y las características periódicas de los elementos. Por lo que, recurrir a la distancia de enlace y a la información cristalográfica se utiliza formalmente para conocer otro tipo de características del compuesto más que solamente la naturaleza del enlace.

Mediante el uso de las diferencias de electronegatividad en la tabla periódica sí es posible determinar si un compuesto presenta cargas parciales (enlace covalente) o cargas puntuales (enlace iónico), sin embargo, pueden existir múltiples excepciones como la que le preguntó el estudiante a su profesor. Por lo que, este no sería el enfoque adecuado para solucionar la cuestión del estudiante ya que claramente el compuesto que se indaga presenta una diferencia de electronegatividad menor a 1.7 por lo que, según dicha teoría el yoduro de magnesio sería un compuesto covalente, lo cual es falso ya que es iónico.

Los compuestos que en su estructura presentan enlaces iónicos y covalente generalmente son sales orgánicas tales como bicarbonato de sodio, acetato de potasio, entre otros. Dichas sales, en su estructura presentan un resto orgánico cargado con enlaces covalentes cargado negativamente y un mental catiónico. Sin embargo, el yoduro de magnesio no es uno de estos ya que este compuesto se conforma por un anión (I-) y catión (Mg+2) por lo que solo hay lugar a la formación de enlaces iónicos.

Referencias :

a) Brown, T. L. (2004). Química : la ciencia central (Novena edición.). Pearson Educación.

La respuesta correcta es: explicar la estabilidad de los elementos al formar un enlace a partir de la regla del octeto formulada por Lewis, teniendo en cuenta la afinidad electrónica y la energía de ionización mostrada en la tabla periódica de los elementos pertenecientes a los alcalinotérreos y halógenos respectivamente.

7. Una docente les está explicando a sus estudiantes, que antes de iniciar la práctica en el laboratorio es importante conocer que los elementos que van a ver a continuación forman enlaces en los que no hay un traslado total de electrones y esto sucede con todos los elementos puros, y en seguida les muestra una ficha con la siguiente gráfica:

Un estudiante pregunta si este tipo de enlaces también se presenta entre elementos de diferente naturaleza? La docente ve una oportunidad para explicar el tema mediante una estrategia pedagógica para lo cual debería

Seleccione una:

A. mostrar con una diapositiva la estructura del ácido sulfúrico H2SO4 y así explicar que los enlaces que comparten electrones entre átomos de elementos diferentes sí pueden ser posibles, pero solo si la molécula es ternaria, es decir, de tres elementos.

B. comprobar con la diferencia de electronegatividad de moléculas que tengan átomos de diferentes elementos, que a menos que la molécula sea de elementos iguales este tipo de enlace no es posible, ya que éstas resultan en electronegatividad 0.

C. escribir en el tablero un esquema de la molécula de dióxido de carbono con sus electronegatividades y así mostrar que sus átomos tienen la fuerza suficiente para compartir electrones, pero no para trasladarlos por completo.

D. presentar un cartel con la estructura de Lewis de la molécula del ácido clorhídrico, para mostrar que lo que se pregunta si es posible, pero solo cuando la molécula forma enlaces dobles entre los átomos, es decir, comparten pares de electrones.

Retroalimentación

Es correcta porque el docente está dibujando un esquema de una molécula que cumple con las condiciones que está preguntando el estudiante y es una molécula de dióxido de carbono (CO2) que está formando un enlace covalente porque está compuesto por dos átomos no metales. Adicional a esto, en el momento de incluir sus electronegatividades en la estrategia, permitirá efectuar la diferencia de las mismas de tal manera que se puede ver que la electronegatividad global será para el O 3.4, menos la electronegatividad del C 2.6, da igual a 0.8 menor a 1.7 que es lo que se necesita para que el elemento más electronegativo le pueda “quitar” un electrón al elemento menos electronegativo. En la opción también se explica que esta fuerza es suficiente para que se compartan electrones, lo cual es real en todos los enlaces covalentes.

Por otro lado, la opción de presentar la estructura de Lewis del ácido clorhídrico no es correcta, porque el docente está iniciando el ejemplo dando un concepto errado y es el hecho de afirmar que el ácido clorhídrico forma enlaces dobles, lo cual no es cierto porque bien es sabido que el hidrógeno únicamente puede compartir su único electrón, por lo tanto siempre va a formar un enlace covalente simple, por lo que al unirse con el cloro no va a ser la excepción. Adicional a esto, se asegura que el enlace covalente es posible entre átomos de diferentes elementos, pero únicamente si se forman con enlaces dobles, lo cual no es cierto ya que el caso del ácido clorhídrico es un ejemplo de enlace covalente simple.

Así mismo, la opción que muestra mediante una diapositiva una estructura del ácido sulfúrico no es correcta, porque aunque esta es una molécula un poco más compleja puede ser adecuada para mostrar cómo pueden ir distribuidos los electrones y de qué manera se comparten los mismos, para explicar que efectivamente sí existen moléculas que forman enlaces covalentes que comparten electrones. Sin embargo, el docente está asegurando que este tipo de enlaces solo es posible en moléculas ternarias (que tienen tres átomos de especies diferentes), lo cual no es correcto porque existe un gran número de moléculas de enlaces covalentes que son binarias (con dos especies de átomos) como el CO2, H2O, CO4 y HCl.

Finalmente, la opción en la que comprueba mediante la diferencia de electronegatividades de varias moléculas no es correcta, porque este ejercicio llevará a encontrar moléculas cuya diferencia global sea superior a 1.7 (enlace iónico que tiene la capacidad de trasladar electrones de un átomo a otro), pero también habrán moléculas con una diferencia de electronegatividad inferior a 1.7 y es en estos casos que es posible que exista un enlace covalente (que comparte electrones), así como lo está preguntando el estudiante. Por lo tanto, asegurar que solamente las moléculas formadas por átomos de igual elemento son las que poseen este tipo de enlaces porque da una diferencia de electronegatividad igual a cero, no es correcta.

La respuesta correcta es: escribir en el tablero un esquema de la molécula de dióxido de carbono con sus electronegatividades y así mostrar que sus átomos tienen la fuerza suficiente para compartir electrones, pero no para trasladarlos por completo.

8. En medio de una clase el profesor se encontraba explicando la importancia de los electrones externos y su relación con la estabilidad y el enlace que adquiere, se forma un compuesto. Para llevar a cabo su cometido, el docente empleó como estrategia la realización de laboratorio controlado, en este se sumergía una pequeña cantidad de sodio sólido en agua (ver Eq. 2), de tal manera que los estudiantes pudieran observar una de las maneras de liberación de energía y la formación de un compuesto en particular.

2Na(s) + 2H2O(liq) -->NaOH + H2 + energía (2)

Teniendo en cuenta la situación que se planteó anteriormente, el propósito del laboratorio que realizó el docente NO consistía en

Seleccione una:

A. demostrar la formación del enlace covalente de un compuesto a partir de una reacción con entropía desfavorable. 

B. observar la formación de un enlace iónico en un compuesto a partir de una reacción exotérmica.

C. evidenciar la alta reactividad que presentan los metales alcalinos cuando se someten a un medio acuoso.

D. establecer una relación entre la energía que se libera y la estabilidad en la formación de un compuesto.

Retroalimentación

La respuesta correcta es: demostrar la formación del enlace covalente de un compuesto a partir de una reacción con entropía desfavorable.

9.

Luego les explica a sus estudiantes que de los tipos de enlaces que se muestran en la tabla, hay uno que se diferencia del otro porque éstos también se caracterizan porque los átomos involucrados en él son del subnivel p según su configuración electrónica, y son del grupo IVA al VIIA de la tabla periódica. Ante esto, unos estudiantes preguntaron por ejemplos de ese tipo de enlace, por lo que el docente decide mostrarles una tabla donde aparecen parejas de elementos químicos involucrados en esos tipos de enlaces, con la diferencia de electronegatividad que hay entre ellos.

De acuerdo a lo anterior, la tabla más adecuada que debe mostrar la docente es

Seleccione una:

Es la respuesta correcta porque son las parejas de elementos químicos que están entre los grupos IVA y VIIA de la tabla periódica y están en el subnivel p de su configuración electrónica. Estas parejas de elementos son las que forman el tipo de enlace 1 que se muestra en la tabla, el cual corresponde al enlace covalente, cuya diferencia de electronegatividad es menor de 1.7, dada la cercanía que hay entre ellos mismos por su ubicación en la tabla periódica. Los enlaces covalentes se caracterizan porque son enlaces donde hay una compartición de electrones entre los átomos que los conforman, ya que de esa forma pueden alcanzar una estabilidad energética al completar los electrones de valencia de sus orbitales atómicos. Otra característica de los enlaces covalentes es que se forman entre elementos químicos que no sean metálicos, es decir, como aquellos que pertenecen a los grupos IVA, VA, VIA y VIIA, y el hidrógeno, a excepción de algunos como el aluminio. Las moléculas con este tipo de enlaces pueden comportarse como polares o apolares de acuerdo a los elementos que las forman, y entre menor sea la diferencia de electronegatividad, mayor será su carácter apolar. El uso de tablas para identificar tipos de enlaces químicos a través de la comparación de la diferencia de electronegatividad es una estrategia adecuada que puede usar el docente con sus estudiantes, ya que de esa forma se pueden enlazar los conceptos teóricos y aplicarlos en la identificación de los enlaces, y de esa forma el estudiante adquiere un conocimiento nuevo mediante la aplicación de los conceptos.

Las opciones de las tablas 2 y 4 son incorrectas porque elementos como el potasio, francio, magnesio, sodio y calcio son considerados como metales, los cuales pertenecen a los grupos IA y IIA de la tabla periódica, por lo que estos elementos forman enlaces del tipo 2, y no enlaces del tipo 1 al que hace referencia el docente en su explicación. Esos elementos metálicos forman enlaces iónicos, los cuales se caracterizan porque las moléculas que forman crean estructuras sólidas cristalinas.

La opción de la tabla 3 es incorrecta porque a pesar de que las diferencias de electronegatividad que aparecen en la tabla son menores a 1,7 que corresponden a los enlaces que menciona el docente en su explicación, el enlace entre dos metales como el sodio y el potasio no se lleva a cabo en las moléculas. Estos metales se pueden formar con otros elementos no metálicos enlaces químicos pero de tipo iónico.

10. La docente explica a sus estudiantes que hay un tipo de enlace entre elementos en el cual se comparten electrones y uno de los ejemplos más sencillos de presentar es cuando los átomos que se unen son iguales. Para ilustrarlos en esto les comparte los siguientes ejemplos:

Br – Br O = O N ≡ N

Un estudiante comenta que según los ejemplos sería entonces cierto afirmar que cualquier elemento que esté combinado consigo mismo pertenece a este tipo de enlaces.

Para explicar a su estudiante, la docente decide poner en operación una estrategia que le haga ver el error que ha cometido para lo cual decide

Seleccione una:

A. comparar una de las moléculas del ejemplo y una de hierro para así mostrar que los enlaces formados son muy diferentes porque los primeros unen moléculas individuales y no una nube electrónica como sucede con los metales.

B. ubicar en la tabla periódica cada elemento de los ejemplos presentados para así comprobar que todos son no metales debido a que las fuerzas que forman son las más débiles entre sus átomos, lo que no sucede con los metales. 

C. presentar un modelo con esferas de una molécula metálica como el cobre, para así mostrar que éstos forman enlaces muy diferentes ya que en lugar de compartir electrones son trasladados por completo.

D. presentar una diapositiva con la estructura de un compuesto similar como el flúor F2 y con esto dar a entender que este forma un enlace completamente diferente, lo que hay que tener en cuenta es el número de electrones de valencia.

Retroalimentación

Es correcta porque está haciendo un comparativo con un elemento metálico, el cual no pertenece a este tipo de enlaces que son los enlaces covalentes (que comparten electrones) y estos pueden ser no metales o metales combinados con hidrógeno. En la opción se propone hacer una comparación con el hierro ya que los enlaces entre metales del mismo elemento forman una nube de electrones, es decir que los átomos están unidos de tal manera que forman una nube electrónica (hay muchos de ellos unidos con sus electrones cerca unos de otros) lo que los hace excelentes conductores de la electricidad, no es el caso de las sustancias que forman un enlace covalente ya que éstos forman moléculas individuales y sus enlaces entre átomos son muy fuertes pero los enlaces entre moléculas son débiles por pertenecer a otro tipo de enlaces (fuerzas intermoleculares).

Por otro lado, la opción en la que se ubica en la tabla periódica cada uno de los elementos de los ejemplos no es correcta, porque aunque la estrategia puede ser adecuada ya que esto puede ayudar para explicar que los enlaces covalentes (donde comparten electrones) provienen de la combinación de elementos no metálicos o en su defecto entre metales y el hidrógeno, sin embargo está asegurando que las fuerzas que forman (las covalentes) son las más débiles entre átomos, lo cual no es verdad, todo lo contrario las fuerzas covalentes son una de las fuerzas más fuertes que hay entre átomos. Es necesario aclarar que esto se da a nivel molecular, ya que a nivel intermolecular es diferente.

Igualmente, la opción que presenta una diapositiva con la molécula del flúor no es correcta, porque está mostrando un ejemplo con una sustancia igual a las presentadas en el ejemplo de la docente por lo tanto no es posible asegurar que el flúor forma un enlace diferente, ya que el flúor tiene 7 electrones de valencia por tanto al unirse con otro flúor éstos compartirán un electrón cada uno, de esta manera cada uno cumplirá con la regla del octeto en cierto momento, es así que éste enlace es covalente, adicional a esto el flúor pertenece a la familia de los no metales, lo que comprueba que formará un enlace covalente.

Finalmente, la opción que presenta un modelo con esferas no es correcta, porque aunque un modelo puede ilustrar la estructura de una molécula, no es práctico para explicar lo que ocurre a nivel de los electrones del último nivel de energía de cada átomo ya que un modelo de molécula de cobre Cu2 tendría 29 electrones de un átomo de cobre y otros 29 electrones provenientes del otro cobre, que en este caso es lo que interesa dar a conocer para que así se comprenda el enlace covalente (que comparte electrones) que es lo que la docente está queriendo explicar. Por otro lado está diciendo que el enlace que forma esta molécula es diferente, lo cual es verdad ya que estos hacen enlaces metálicos (formado por una nube de electrones), sin embargo está describiendo en la última parte del enunciado al enlace iónico ya que está asegurando que éstos trasladan por completo los electrones. Esto es fácilmente comprobable, porque si se trata de una molécula de dos átomos del mismo elemento estos tendrán la misma electronegatividad, por tanto no tendrán la capacidad para “arrebatar” electrones del otro átomo que es igual.

La respuesta correcta es: comparar una de las moléculas del ejemplo y una de hierro para así mostrar que los enlaces formados son muy diferentes porque los primeros unen moléculas individuales y no una nube electrónica como sucede con los metales.