PROPIEDADES DE LOS ÁCIDOS INORGÁNICOS

CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE QUÍMICA INORGÁNICA

·         La electronegatividad 

Es la capacidad de un átomo para atraer a los electrones, cuando forma un enlace químico en una molécula.​ También debemos considerar la distribución de densidad electrónica alrededor de un átomo determinado frente a otros distintos, tanto en una especie molecular como en sistemas o especies no moleculares. La electronegatividad de un átomo determinado está afectada fundamentalmente por dos magnitudes: su masa atómica y la distancia promedio de los electrones de valencia con respecto al núcleo atómico. Esta propiedad se ha podido correlacionar con otras propiedades atómicas y moleculares. Fue Linus Pauling el investigador que propuso esta magnitud por primera vez en el año 1932, como un desarrollo más de su teoría del enlace de valencia. La electronegatividad no se puede medir experimentalmente de manera directa como, por ejemplo, la energía de ionización, pero se puede determinar de manera indirecta efectuando cálculos a partir de otras propiedades atómicas o moleculares.

Es interesante señalar que la electronegatividad no es estrictamente una propiedad atómica, pues se refiere a un átomo dentro de una molécula y, por tanto, puede variar ligeramente cuando varía el "entorno de un mismo átomo en distintos enlaces de distintas moléculas”. La propiedad equivalente de la electronegatividad para un átomo aislado sería la afinidad electrónica o electroafinidad.

Dos átomos con electronegatividades muy diferentes forman un enlace iónico. Pares de átomos con diferencias pequeñas de electronegatividad forman enlaces covalentes polares con la carga negativa en el átomo de mayor electronegatividad.

·         La valencia 

Es el número de electrones que tiene un elemento en su último nivel de energía. Estos electrones son los que pone en juego durante una reacción química o para establecer un enlace químico con otro elemento. Hay elementos con más de una valencia, por ello fue remplazado este concepto con el de números de oxidación que finalmente representa lo mismo. A través del siglo XX, el concepto de valencia ha evolucionado en un amplio rango de aproximaciones para describir el enlace químico, incluyendo la estructura de Lewis (1916), la teoría del enlace de valencia (1927), la teoría de los orbitales moleculares (1928), la teoría de repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia (1958) y todos los métodos avanzados de química cuántica.

La etimología de la palabra «valencia» proviene de 1543, significando "molde", del latín valentía "fuerza, capacidad", y el significado químico refiriéndose al «poder combinante de un elemento» está registrado desde 1884, del alemán Valenz.

En 1890, William Higgins publicó bocetos sobre lo que él llamó combinaciones de partículas "últimas", que esbozaban el concepto de valencia. Si, por ejemplo, de acuerdo a Higgins, la fuerza entre la partícula última de oxígeno y la partícula última de nitrógeno era 6, luego la fuerza del enlace debería ser dividida acordemente, y de modo similar para las otras combinaciones de partículas últimas: estas son las de la tabla periódica.

Sin embargo, el origen no exacto de la teoría de las valencias químicas puede ser rastreado a una publicación de Edward Frankland, en la que combinó las viejas teorías de los radicales libres y «teoría de tipos» con conceptos sobre afinidad química para mostrar que ciertos elementos tienen la tendencia a combinarse con otros elementos para formar compuestos conteniendo tres equivalentes del átomo unido, por ejemplo, en los grupos de tres átomos (NO₃, NH₃, NI₃, etc.) o cinco, por ejemplo, en los grupos de cinco átomos (N₂O₅, NH₄O, P2O5, etc.) Es en este modo, según Franklin, que sus afinidades están mejor satisfechas. Siguiendo estos ejemplos y postulados, Franklin declaró cuán obvio esto es que: ​

Una tendencia o ley prevalece (aquí), y que, no importa qué puedan ser los caracteres de los átomos que se unen, el poder combinante de los elementos atrayentes, si me puedo permitir el término, se satisface siempre por el mismo número de estos átomos.

·         Regla del octeto

Es un concepto que tiene diferentes significados. En este caso nos interesa destacar su acepción como precepto o normativa. Octeto, por su parte, es algo que está formado por ocho componentes.

La regla de octeto o regla del octeto es un postulado que se emplea en el contexto de la química. Se trata de la tendencia que evidencian los átomos de completar su nivel energético con ocho electrones para alcanzar estabilidad.

El científico estadounidense Gilbert Newton Lewis fue quien, en 1917, postuló la regla de octeto. Lewis advirtió que, al combinarse entre sí, los átomos intentan lograr la configuración estructural que tiene el gas noble ubicado más cerca en la tabla periódica de elementos.

Al observar esta tabla, se puede advertir que los gases nobles disponen de ocho electrones en su última capa. La deducción llevó a Lewis a afirmar que esta configuración es la de mayor estabilidad para cualquier clase de átomo.

La regla de octeto, en definitiva, indica que dos átomos iguales, al enlazarse, desarrollan una organización específica para que, al constituirse el enlace por la compartición de los pares de electrones, cada átomo adquiera la estructura de un gas noble. Así, ambos átomos se encontrarán rodeados de ocho electrones en su última capa energética.

Un referente dentro del ámbito científico, concretamente de la química, es Gilbert Newton Lewis que ha pasado a la historia además por otros trabajos y descubrimientos. En concreto, de su carrera se destaca que formulara el modelo del átomo cúbico, que dedujera la misma relación entre masa y energía que Albert Einstein pero que llegara a esa por otro camino o que realizara la teoría del par electrónico, referente a lo que son las reacciones ácido – base.

Todo eso sin pasar por alto tampoco que este bioquímico norteamericano fue el encargado de acuñar en el año 1926 el término de fotón, para referirse a lo que es la menor unidad de energía radiante. Como en toda regla, la regla del octeto también tiene excepciones. El oxígeno, el nitrógeno y el carbono son compuestos que no cumplen con la mencionada regla ya que se organizan de manera diferente. De esta forma, al formarse los enlaces, no se registra la tendencia de la regla de octeto. No hay que pasar por alto que se considera, de igual modo, que son excepciones a la regla de octeto otros tres elementos más:

-El aluminio (Al). En concreto, se establece que este consigue la citada estabilidad con la existencia de seis electrones en lo que es la llamada capa de valencia.
-El berilio (Be). Este otro elemento también es establecido como una clara excepción a la regla y teoría impuesta por Newton Lewis. En su caso concreto es debido a que su estabilización la halla en cuatro electrones, ya que tiene la capacidad de formar compuestos únicamente con lo que son dos enlaces simples.
-El boro (B). ¿Por qué rompa la regla? Básicamente porque forma sustancias con lo que son tres enlaces simples, de ahí que no tenga que llegar a los ocho fijados por las mencionada máxima.

·         La estructura de Lewis,

También llamada diagrama de punto y raya diagonal, modelo de Lewis, representación de Lewis o fórmula de Lewis, es una representación gráfica que muestra los pares de electrones de enlaces entre los átomos de una molécula y los pares de electrones solitarios que puedan existir. Son representaciones adecuadas y sencillas de iones y compuestos, que facilitan el recuento exacto de electrones y constituyen una base importante, estable y relativa. Esta representación se usa para saber la cantidad de electrones de valencia de un elemento que interactúan con otros o entre su misma especie, formando enlaces ya sea simples, dobles, o triples y después de cada uno de estos se encuentran en cada enlace covalente.

Las estructuras de Lewis muestran los diferentes átomos de una determinada causa usando su símbolo químico y líneas que se trazan entre los átomos que se unen entre sí. Representan también si entre los átomos existen enlaces simples, dobles o triples. En ocasiones, para representar cada enlace, se usan pares de puntos en vez de líneas. Los electrones apartados (los que no participan en los enlaces) se representan mediante una línea o con un par de puntos, y se colocan alrededor de los átomos a los que pertenece.

Este modelo fue propuesto por Gilbert N. Lewis quién lo introdujo por primera vez en 1916 en su artículo La molécula y el átomo.

Las moléculas más simples, entre las cuales se encuentran las moléculas orgánicas, deben presentar un átomo central, en algunos casos el átomo central es el carbono debido a que es el elemento más electropositivo, luego éste queda rodeado por los demás átomos de las otras moléculas. En moléculas compuestas por varios átomos de un mismo elemento y un átomo de otro elemento distinto, este último se utiliza como el átomo central, lo cual se representa en el diagrama con 4 átomos de hidrógeno y uno de silicio. El hidrógeno también es un elemento exceptuante, puesto que no debe ir como átomo central.

En algunos casos es difícil determinar el átomo central, en general cuando todos los átomos de los elementos del compuesto aparecen más de una o dos veces.