Casi ninguna sustancia está formada por átomos sueltos: la sal, el agua o un clavo de hierro son átomos unidos entre sí. La fuerza que mantiene unidos a los átomos se llama enlace químico. En esta lección veremos los tres tipos principales: iónico, covalente y metálico, y cómo explican las propiedades de las sustancias.
Los átomos se unen porque así consiguen una situación más estable. Los gases nobles casi no reaccionan porque su última capa de electrones está completa (con 8 electrones, salvo el helio, con 2). Los demás átomos tienden a ganar, perder o compartir electrones para parecerse a ellos: es la regla del octeto.
1. Enlace iónico. Se da 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 se colocan ordenadamente formando una red cristalina. Ejemplo: la sal común, NaCl.
2. Enlace covalente. Se da entre no metales. Los átomos comparten pares de electrones. Pueden compartir un par (enlace simple), dos (doble) o tres (triple). Así se forman moléculas como H₂, O₂, H₂O o CO₂, y también algunas redes covalentes gigantes, como el diamante.
3. Enlace metálico. Se da entre átomos de un metal (o de varios, en las aleaciones). Cada átomo suelta sus electrones de la última capa, que quedan libres formando un «mar de electrones» alrededor de los iones positivos.
Ejemplo 1. Sal común (NaCl). El sodio es un metal con 1 electrón en su última capa; el cloro es un no metal con 7. El sodio cede su electrón al cloro: se forman Na⁺ y Cl⁻, que se atraen. Es un enlace iónico, y por eso la sal es un sólido cristalino que, disuelto en agua, conduce la electricidad.
Ejemplo 2. Agua (H₂O). El oxígeno y el hidrógeno son no metales. El oxígeno comparte un par de electrones con cada hidrógeno. Es un enlace covalente, y por eso el agua forma moléculas y es líquida a temperatura ambiente.
Ejemplo 3. Cable de cobre (Cu). Solo hay átomos de un metal, unidos por un enlace metálico. Sus electrones libres explican que se use para conducir la electricidad.
El óxido de magnesio (MgO) está formado por magnesio, un metal, y oxígeno, un no metal. ¿Qué tipo de enlace presenta?
¿Por qué los metales conducen tan bien la electricidad?
La luz es una forma de energía que se propaga en forma de ondas electromagnéticas. A diferencia del sonido, la luz no necesita un medio material para propagarse: puede viajar a través del vacío.
• Se propaga en línea recta (propagación rectilínea).
• Su velocidad en el vacío es de c = 300 000 km/s = 3 × 10⁸ m/s.
• Transporta energía.
• Puede experimentar reflexión, refracción y absorción.
Cuando la luz llega a un cuerpo opaco se produce una sombra detrás de él. Si la fuente de luz es extensa, se forma también una zona de penumbra.
La reflexión ocurre cuando la luz rebota al chocar con una superficie. Se rige por las leyes de la reflexión:
1. El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal (perpendicular a la superficie en el punto de incidencia) están en el mismo plano.
2. El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión: î = r̂
• Reflexión especular: la superficie es lisa (espejo) y la imagen se ve nítida.
• Reflexión difusa: la superficie es rugosa y la luz se dispersa en todas direcciones.
La refracción es el cambio de dirección que experimenta la luz al pasar de un medio a otro en el que viaja a distinta velocidad (por ejemplo, del aire al agua). Es el fenómeno que explica por qué un lápiz dentro de un vaso de agua parece «roto».
Cuando la luz pasa a un medio en el que viaja más despacio (por ejemplo, del aire al agua), se acerca a la normal. Cuando pasa a un medio en el que viaja más deprisa, se aleja de la normal.
Los espejos planos forman imágenes virtuales, del mismo tamaño, derechas y simétricas respecto al espejo (derecha-izquierda invertida).
Los espejos curvos pueden ser cóncavos (concentran la luz) o convexos (dispersan la luz).
Las lentes son cuerpos transparentes que refractan la luz:
• Lentes convergentes (más gruesas en el centro): concentran los rayos de luz en un punto (foco). Se usan en lupas y para corregir la hipermetropía.
• Lentes divergentes (más finas en el centro): dispersan los rayos de luz. Se usan para corregir la miopía.
La luz blanca del sol es una mezcla de todos los colores del espectro visible. Al pasar por un prisma, se descompone en los colores del arcoíris: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta.
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