Ejemplos resueltos y ejercicios guiados - Enlace químico
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Introducción
Casi ningún átomo se encuentra solo en la naturaleza: se unen entre sí formando moléculas y cristales. La unión entre átomos se llama enlace químico. En esta lección repasamos los tres tipos de enlace y resolvemos, paso a paso, ejemplos para saber qué enlace hay en una sustancia y cómo se escribe su fórmula.
Explicación
Los átomos se unen porque así alcanzan una situación más estable. Muchos átomos tienden a quedarse con 8 electrones en su última capa, como los gases nobles: es la regla del octeto. Para conseguirlo pueden ceder, ganar o compartir electrones.
Enlace iónico: entre un metal y un no metal. El metal cede electrones y se convierte en un ion positivo (catión); el no metal los gana y se convierte en un ion negativo (anión). Los iones de carga opuesta se atraen y forman una red cristalina. Ejemplos: NaCl, KCl, MgO, CaF₂.
Enlace covalente: entre no metales. Los átomos comparten pares de electrones. Puede formar moléculas (H₂O, CO₂, O₂, CH₄) o redes cristalinas covalentes (diamante, cuarzo).
Enlace metálico: entre átomos de un mismo metal o de varios metales (aleaciones). Los átomos ceden sus electrones externos, que forman una «nube» que se mueve libremente entre los iones positivos. Ejemplos: cobre, hierro, bronce.
Cada tipo de enlace da lugar a propiedades distintas:
Compuestos iónicos: sólidos a temperatura ambiente, con puntos de fusión altos, duros pero frágiles; muchos se disuelven en agua y conducen la electricidad disueltos o fundidos, pero no en estado sólido.
Sustancias covalentes moleculares: suelen ser gases o líquidos, o sólidos con puntos de fusión bajos; no conducen la electricidad.
Metales: buenos conductores del calor y la electricidad, brillantes, dúctiles (forman hilos) y maleables (forman láminas).
Para escribir la fórmula de un compuesto iónico se combinan los iones de modo que la carga total sea cero.
Ejemplo
Ejemplo 1. ¿Qué enlace tiene el agua, H₂O?
Paso 1: el hidrógeno y el oxígeno son no metales. Paso 2: entre no metales los átomos comparten electrones. Conclusión: el agua tiene enlace covalente y forma moléculas.
Ejemplo 2. Fórmula del compuesto entre magnesio y cloro.
Paso 1: el magnesio es un metal que cede 2 electrones y forma el ion Mg²⁺. Paso 2: el cloro es un no metal que gana 1 electrón y forma el ion Cl⁻. Paso 3: para que la carga total sea cero hacen falta dos iones Cl⁻ por cada Mg²⁺: (+2) + 2 · (−1) = 0. Fórmula: MgCl₂, con enlace iónico.
Ejercicios
¿Qué tipo de enlace une los átomos en la molécula de dióxido de carbono, CO₂?
El calcio forma el ion Ca²⁺ y el flúor forma el ion F⁻. ¿Cuál es la fórmula del compuesto que forman?
Material adicional
El sonido
El sonido es una forma de energía que se produce cuando un cuerpo vibra y esas vibraciones se transmiten a través de un medio material (sólido, líquido o gas) en forma de ondas mecánicas longitudinales.
¿Cómo se produce el sonido?
Todo sonido se origina con una vibración. Cuando un cuerpo vibra (por ejemplo, la cuerda de una guitarra), hace vibrar las partículas del aire que lo rodean. Estas partículas empujan a las vecinas, y así la perturbación se propaga formando una onda sonora.
⚠️ Importante
El sonido necesita un medio material para propagarse. En el vacío no hay partículas, por lo que el sonido no puede transmitirse. Por eso en el espacio exterior no se oye nada.
Velocidad del sonido
La velocidad del sonido depende del medio en que se propaga:
Medio
Velocidad del sonido
Aire (20 °C)
≈ 343 m/s
Agua
≈ 1 500 m/s
Acero
≈ 5 100 m/s
Vacío
El sonido no se propaga
En general, el sonido viaja más rápido en los sólidos que en los líquidos, y más rápido en los líquidos que en los gases. También viaja más rápido a mayor temperatura.
Distingue instrumentos: una nota de piano suena diferente a la de una flauta
Frecuencia y período
🔬 Fórmula clave
Frecuencia (f): número de vibraciones por segundo. Se mide en hercios (Hz). 1 Hz = 1 vibración/segundo
Período (T): tiempo que tarda en completarse una vibración. T = 1 / f
Velocidad del sonido: v = f · λ donde λ (lambda) = longitud de onda (m).
El oído humano puede percibir sonidos con frecuencias entre 20 Hz y 20 000 Hz. • Sonidos por debajo de 20 Hz: infrasonidos (los perciben elefantes, por ejemplo). • Sonidos por encima de 20 000 Hz: ultrasonidos (los perciben perros, murciélagos, delfines).
Fenómenos sonoros
• Eco: cuando un sonido se refleja en una superficie y vuelve a nosotros al menos 0,1 s después (el obstáculo debe estar a más de 17 m). • Reverberación: cuando las reflexiones del sonido llegan tan rápido que se superponen, prolongando el sonido (típico en iglesias, cuevas). • Resonancia: cuando un cuerpo vibra con mayor amplitud al recibir un sonido de su frecuencia natural.
📘 Ejemplo resuelto
Una persona grita frente a una montaña y oye el eco 3 s después. ¿A qué distancia está la montaña? (v del sonido = 343 m/s)
El sonido va y vuelve: distancia total = v × t = 343 × 3 = 1 029 m Distancia a la montaña: d = 1 029 / 2 = 514,5 m
Contaminación acústica
La contaminación acústica es el exceso de ruido en el medio ambiente. Se mide en decibelios (dB).
Nivel (dB)
Fuente
Efecto
0–30
Susurro, biblioteca
Silencio, tranquilidad
30–60
Conversación normal
Confortable
60–80
Tráfico, aspiradora
Molesto
80–100
Discoteca, moto
Riesgo de daño auditivo
> 120
Avión despegando, petardo
Dolor, daño inmediato
La exposición prolongada a niveles superiores a 85 dB puede causar pérdida auditiva irreversible.
🤔 ¿Sabías que…?
Los murciélagos emiten ultrasonidos y escuchan el eco que rebota en los objetos para orientarse y cazar insectos en plena oscuridad. Este sistema se llama ecolocalización y ha inspirado tecnologías como el sonar de los submarinos y la ecografía médica.
✏️ Ejercicios
1. ¿Qué es el sonido? ¿Cómo se produce?
2. ¿Por qué el sonido no se propaga en el vacío?
3. Ordena de menor a mayor velocidad del sonido: aire, acero, agua.
4. ¿Qué diferencia hay entre un sonido agudo y uno grave? ¿De qué depende?
5. Un diapasón vibra 440 veces por segundo. ¿Cuál es su frecuencia? ¿Y su período?
6. Calcula la longitud de onda de un sonido de frecuencia 680 Hz que se propaga en el aire a 340 m/s.
7. ¿Cuál es la diferencia entre eco y reverberación?
8. Un barco emite un pulso de sonar y recibe el eco 4 s después. Si la velocidad del sonido en el agua es 1 500 m/s, ¿a qué profundidad está el fondo?
9. ¿A partir de qué nivel de decibelios se considera que hay riesgo de daño auditivo?
10. Investiga: ¿qué es la ecolocalización y qué animales la utilizan?
📋 Resumen de la lección
El sonido es energía que se transmite mediante ondas mecánicas longitudinales a través de un medio material.
La velocidad del sonido depende del medio: es mayor en sólidos > líquidos > gases.
Las cualidades del sonido son: intensidad (fuerte/débil), tono (agudo/grave) y timbre (distingue fuentes).
El oído humano percibe frecuencias entre 20 Hz y 20 000 Hz.
El eco se produce cuando el sonido se refleja y vuelve después de al menos 0,1 s.
La contaminación acústica (> 85 dB) puede causar daños auditivos irreversibles.
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