Sección 4 — Enlace iónico y covalente; elementos químicos y su importancia

Objetivo (O.CN.Q.5.6): Optimizar el uso de la información de la tabla periódica sobre las propiedades de los elementos químicos y utilizar la variación periódica como guía para cualquier trabajo de investigación científica, individual o colectivo.

El enlace químico es la interacción que mantiene unidos a los átomos para formar molculas o redes sólidas. Se clasifica principalmente en:

Ejemplo con el cloruro de sodio:

1. El sodio (金属, grupo 1) pierde un electrón: \text{Na} \rightarrow \text{Na}^{+} + e^{-}
2. El cloro (grupo 17) capta ese electrón: \text{Cl} + e^{-} \rightarrow \text{Cl}^{-}
3. Atracción entre iones: \text{Na}^{+} + \text{Cl}^{-} \rightarrow \text{NaCl}

Características: altos puntos de fusión y ebullición, conducen electricidad en estado fundido o disuelto, sólidos frágiles.

Ejemplo con el agua:

1. El oxígeno (6 electrones de valencia) necesita 2 electrones; cada hidrógeno necesita 1.
2. Cada hidrógeno comparte su electrón con el oxígeno: se forman 2 pares compartidos.
3. Resultado: \text{H}_2\text{O}, con estructura \text{H}-\ddot{\text{O}}-\text{H} y ángulo de aproximadamente 104.5^{\circ}.

Tipos de enlace covalente: polar (electrones compartidos de forma desigual, como en \text{HCl}) y apolar (participación igualitaria, como en \text{O}_2 o \text{Cl}_2). También existe el enlace metálico, en el que los electrones de valencia quedan deslocalizados en una "nube" o mar de electrones.

Un elemento químico es toda sustancia formada por átomos con el mismo número atómico Z (mismo número de protones). La tabla periódica los organiza por Z creciente en periodos (filas) y grupos (columnas).

Variación periódica de las propiedades (guía de investigación):

Justificación: al bajar en un grupo se añaden niveles de energía, por lo que el electrón más externo está más alejado y menos retenido; al avanzar en un periodo aumenta el Z sin añadir capas, por lo que la carga nuclear efectiva Z_{ef} atrae con más fuerza a los electrones.

Importancia de los elementos:

• Metales (Li, Fe, Cu, Au, Al): construcción, electricidad, maquinaria, joyería.
• No metales (O, N, C, H, Si): bases de la química orgánica, medicina, alimentos.
• Metaloides (Si, Ge, As): semiconductores, electrónica y computación.
• Elementos como el yodo, el hierro y el calcio son esenciales en nutrición; el uranio y el torio, en energía nuclear.

Temas de la Sección

1. Enlace iónico y covalente.
2. Elementos químicos y su importancia.

Esta sección orienta el trabajo de investigación científica: a partir de la posición de un elemento en la tabla periódica se pueden predecir sus propiedades y el tipo de enlace que forma.