RADIOACTIVIDAD

radioactividad natural y artificial:

antes de definir la radioactividad natural y artificial, debemos saber que es la radioactividad en s:definicin:es un fenmeno fsico natural, por el cual algunas sustancias o elementos qumicos llamados radiactivos emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas fotogrficas, ionizar gases, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, etc. debido a esa capacidad se las suele denominar radiaciones ionizantes.la radioactividad es una propiedad de los istopos que son inestables.

Radiactividad Natural:Manifestada por los istopos que se encuentran en la naturaleza.En 1896Henri Becquereldescubri que ciertas sales de uranio emiten radiaciones espontneamente, al observar que velaban las placas fotogrficas envueltas en papel negro. Hizo ensayos con el mineral en caliente, en fro, pulverizado, disuelto en cidos y la intensidad de la misteriosa radiacin era siempre la misma. Por tanto, esta nueva propiedad de la materia, que recibi el nombre de radiactividad, no dependa de la forma fsica o qumica en la que se encontraban los tomos del cuerpo radiactivo, sino que era una propiedad que radicaba en el interior mismo del tomo.

Radioactividad Artificial Inducida:Manifestada por los radioistopos producidos en transformaciones artificiales.La radiactividad artificial, tambin llamadaradiactividad inducida, se produce cuando se bombardean ciertos ncleos estables con partculas apropiadas. Si la energa de estas partculas tiene un valor adecuado, penetran el ncleo bombardeado y forman un nuevo ncleo que, en caso de ser inestable, se desintegra despus radiactivamente. Fue descubierta por los espososJean Frdric Joliot-CurieeIrne Joliot-Curie, bombardeando ncleos deBoroy deAluminioconpartculas alfa. Observaron que las sustancias bombardeadas emitan radiaciones despus de retirar el cuerpo radiactivo emisor de las partculas de bombardeo.

PODER DE PENETRACIN Y PODER ENERGTICO DE LAS RADIACIONES

Figura:Experimento que muestra el poder de penetracin de las radiaciones radioactivas.

Vemos que losrayos alfa ()son detenidos solo por una lamina muy delgada de aluminio (0.1 mm), losrayos beta ()son detenidos por una lmina de plomo de 3 mm de espesor; y losrayos gamma ()son mas penetrantes, se detienen por una gruesa capa de hormign (30 cm de espesor), por lo tantoel orden del poder de penetracin es:

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La explicacin de esta desigualdad est en relacin a dos factores: masa y velocidadde las radiaciones. Los rayos alfa son de mayor masa, por lo que encuentra mayor resistencia de parte de los tomos metlicos, y adems poseen menor velocidad; los rayos gamma son energa pura y de mayor velocidad, por lo que encuentran menor resistencia para atravesar lminas metlicas o de cualquier otro cuerpo material. Adems los rayos alfa se detienen luego de recorrer 4 5 cm en elairey al ganar electrones de las molculas componentes del aire se convierten en tomos neutros de helio.

PODER DE IONIZACIN DE LAS RADIACIONES

Figura:experimento que muestra el poder ionizante de las radiaciones. Al atravesar un centmetro deaire, los rayos alfa producen mayor numero de iones cationes del aire y los rayos gamma menor nmero de iones cationes.

La ionizacin de tomos o molculas por parte de las radiaciones consiste en que los electrones son expulsados de la envoltura electrnica por interacciones con las radiaciones, as:1.La radiacin alfa expulsa electrones de un tomo o molcula por choque (partcula electrn) y por fuerza de atraccin electrosttica, donde el He+2atrae a los electrones del tomo o molcula.2.Los rayos beta expulsan electrones por choque y mediante fuerza de repulsin elctrica.3.La radiacin gamma expulsa electrones porque, al interactuar con estos, les dota de alta energa cintica, suficiente como para abandonar tomos o molculas.De acuerdo al poder ionizante:

> >

EFECTOSBIOLOGICOS DE LAS RADIACIONESLas radiaciones atacan principalmente a las clulas que se reproducen mas, como las del sistema reproductor y clulas cancerosas.1. Los rayos alfa, debido a supoder de penetraciny corto alcance (son frenados por elaireluego de recorrer 4 a 5 cm) no daan a lamateriaviva, pero si se ingiere los elementos radioactivos (como uranio, radio, radn, etc.) con los alimentos contaminados o al respirar aire contaminado, al acumularse estos en alguna parte de nuestro organismo, producen daos internos (generan clulas cancerosas) debido a los rayos alfa emitidos de altopoder ionizante.

Contador geiger, aparato muy utilizado en medicina, minera, geologa, industria, etc..para detectar radiaciones que emiten cuerpos materiales radioactivos.

2. Los rayos beta, debido a su mayor poder de penetracin en relacin a los rayos alfa, y mayor poder ionizante que los rayos gamma, causan mayores daos superficiales en la materia orgnica o viva, producen quemaduras sobre la piel y daan los ojos de manera similar a los rayos ultravioleta, UV, del sol. Si la exposicin a los rayos beta es constante o prolongada, produce cncer a la piel, pero no llega a los rganos internos si es por ingestin.

3. Los rayos gamma, son los que causan mayor dao a la materia viva, pues llegan con facilidad a los rganos internos debido a su elevado poder de penetracin. Causa quemaduras internas, producen esterilizacin y mutacin de genes (al atacar al ncleo del ADN, alteran los cromosomas de una persona), por lo tanto sus descendientes sern anormales o deformes.Los rayos gamma producen nuseas, vmitos y diarrea, pero si la dosis es alta sobrevendr la muerte en cuestin de das. El dao provocado a las clulas por la radiacin gamma es acumulativo, por lo tanto las dosis pequeas durante un periodo largo de tiempo pueden ser tan dainas como una dosis elevada en una sola vez. Debido a ello, la dosis de la radiacin absorbida por los trabajadores que laboran en centrales o laboratorios nucleares debe ser registrada cuidadosa y continuamente. Si una persona recibe mucha radiacin por un periodo de tiempo mayor de lo especificado, debe ser retirado temporalmente del lugar.Los rayos gamma se emplean para destruir las clulas cancerosas, para ello se emplea el Co-60 mediante la tcnica de baos de cobalto. Mas adelante, en radioistopos, veremos otras aplicaciones de rayos gamma.

RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL O INDUCIDAEs la descomposicin espontanea de un ncleo atmico artificial inestable, con emisin de rayos o rayos +y rayos (gamma), y si el ncleo es liviano; en ncleos pesados (transurnidos) se puede emitir rayos , rayos , rayos +y rayos gamma ()Figura:Conversin de una sustancia no radioactiva en radioactiva

La radioactividad artificial fue descubierta por Irene Joliot Curie (1934), hija de Pierre y Marie Curie. Al bombardear aluminio con rayos alfa obtuvo15P30, que es gran emisor de positrones (+), segn

En seguida se obtuvieronistoposde elementos ligeros, usando tipos de proyectiles distintos a los rayos alfa, como protones, deuterones y neutrones, que fueron lanzados contra ncleos de elementos ligeros como B, Mg, C, etc.. As se obtuvieron los radioistopos6C11,7N13,11Na24,14Si28, etc.. Los radioistopos son istopos radioactivos que en la actualidad tienen muchsimas aplicaciones.

RADIACIONES NUCLEARES

Es laalteracin del ncleo atmico, con emisin de partculas nucleares y energa nuclear, con la consiguiente formacin de nuevos ncleos. Las reacciones nucleares pueden ser de decaimiento radioactivo, reacciones por bombardeo (transmutacin nuclear y fisin nuclear) y de fusin nuclear.Las reacciones nucleares se representan simblicamente mediante ecuaciones nucleares, donde se cumple el balance denmero de masay de carga nuclear.

Conservacin de nmero de masa:

donde: A es el nmero de masaConservacin de carga nuclear:

La energa liberada en una reaccin nuclear siempre se calcular mediante la siguiente ecuacin de Albert Einstein:

donde: E : energa m : masa c : velocidad de laluz

Comparacin entre reacciones qumicas y reacciones nucleares:

Reacciones qumicas:

1. Solo intervienen los electrones externos del tomo2. Estn involucradas pequeas cantidades de energa (energaqumica)

3. La velocidad de reaccin est influeciada por factores externos como lapresin, latemperaturay los catalizadores.

4. Los tomos reactantes no pierden su identidad

Reacciones nucleares:

1. Solo intervienen ncleos atmicos2. Estn involucradas grandes cantidades de energa (energa nuclear)3. La velocidad de reaccin no est influenciada por factores externos como presin, temperatura y catalizadores.4. Los tomos reactantes pierden su identidad, formando nuevos ncleos.

VIDA MEDIA O PERIODO DE DESINTEGRACIN DE NUCLEOS RADIACTIVOSEs eltiempo necesario para que se desintegre la mitad de ncleos radioactivospresentes en cierta muestra radioactiva. La cantidad de ncleos radioactivos presentes en una muestra, evidentemente, es proporcional a la masa (peso) de la muestra.Eltiempo de vida media (t1/2)del radionclido Sr90es 28 aos.

Qu relacin hay entre la masa inicial, masa final y vida media?Para fines de calculo, pondremos una frmula que nos de la relacin entre la masa inicial (mi) , masa final (mf) y vida media (t1/2)1. Luego de n periodos:

2. Calculo de n:

Ejemplo 1:Se desintegra 160 gramos del radioistopo I-131 cuya vida media es 8 das. Si la masa final del I-131 es 10 gramos, hallar el tiempo transcurrido.

Solucin:Reconociendo datos:mi= 160 grmf= 10 grt1/2= 8 diast = ?Con la primera frmula tenemos:

Con la segunda frmula:

APLICACIONES DE RADIOISTOPOSSe emplean en la investigacinqumica, fsica, biolgica, mdica e industrial (materiales de fabricacin, petrleo, metalurgia, etc..) principalmente. Las ventajas principales del uso de radionclidos en la investigacin son:a)La posibilidad de ser fcilmente detectables en cantidades muy pequeas mediante el uso de instrumentos adecuados, como por ejemplo el contador Geiger.b)Su reactividad qumica es idntica a losistoposestables o comunes del elemento.c)Su radiacin causa daos severos en las clulas que se dividen rpidamente, como por ejemplo las clulas cancerosas y las clulas del sistema reproductor.

I. EN AGRICULTURALa radiacin gamma se irradia sobre las semillas para producir mutaciones genticas y as obtener variedades nuevas y mejoradas. Tambin se somete a radiacin las semillas para que sean mas resistentes a las enfermedades, y as las plantas crezcan mas saludables y vigorosas, incrementndose la productividad de las cosechas.La preservacin de alimentos mediante radiacin es otra aplicacin benfica. El alimento irradiado con radiacin gamma y beta (de Co-60 y Cs-137) se puede almacenar por periodos largos, debido a que los microorganismos que pudieran causar dao son destruidos con las radiaciones.II. TRAZADIRES ISOTOPICOS

Los compuestos que contienen un radionclido se dice que son trazadores o sealadores; cuando se suministran estos compuestos a plantas o animales, se puede rastrear o trazar el movimiento del nclido a travs del organismo mediante el uso del contador Geiger o algun otro detector de radiaciones. As:1. Se determin el mecanismo de la reaccin de fotosntesis:

Utilizando el CO2radioactivo que se inyect en algas verdes.2.Se determin la velocidad de ingestin de fsforo por las plantas usando compuestos de P-323.Se calcul la absorcin de hierro por la hemoglobina de la sangre utilizando el Fe-594.Se determin la acumulacin de yodo en la glndula tiroides con I-1315.En qumica los usos son muy amplios y variados.

III. CONTROL DE PLAGASCon la tcnica radiolgica, se han eliminado y en algunos casos se han controlado al mnimo las moscas gusaneras. Los rayos gamma atacan el sistema reproductor de moscas macho y los esteriliza, de ese modo no pueden reproducirse. As se evita actualmente el uso desmesurado de insecticidas y plaguicidas en general, ya que estas sustancias qumicas resultan ser fuentes de contaminacin ambiental.

IV. DIAGNOSTICOSe emplean normalmente los trazadores en el diagnostico medico. El radionclido debe tenervida mediacorta y ser emisor gamma, los mas comunes son:1. I-131: Se emplea para determinar la deficiencia de funcionamiento de la glndula tiroides.2. Tl-201: Sirve para detectar si el tejido cardiaco a muerto despus de un ataque al corazn y si la sangre fluye libremente a travs de los conductos coronarios.3. C-11: Sirve para detectar zonas enfermas del cerebro, con la tcnica de tomografa.4. As-74: Sirve para localizar tumores cerebrales5. Tc-99: Sirve para obtener imgenes y detectar males del hgado, pulmn, pncreas, etc.. mediante la tcnica de la gammagrafa.

V. RADIOTERAPIAConsiste en el tratamiento de ciertas enfermedades haciendo uso de ciertos radioistopos.El Co-60 y Cs-137, que son emisores beta, gamma, se emplean para combatir clulas cancerosas, mediante las tcnicas de baos de cobalto. Las radiaciones gamma atacan principalmente a las clulas que se dividen mas o reproducen mas (clulas cancerosas) y muy poco a clulas normales.El I-131 se emplea para combatir el hipertiroidismoEl P-32 se emplea para el tratamiento de la leucemia.VI. FECHADO O DATACINHaciendo uso de la definicin de vida media (t1/2) de los radioistopos, es posible calcular la antigedad de los restos fsiles, minerales y plantas (ver ejercicio de vida media).El C-14 se emplea para determinar antigedades de materiales fsiles y especmenes arqueolgicos, hasta 50000 aos de antigedad. Mas all de este lmite no es confiable.Mientras el animal o planta est vivo, la cantidad de C-14 permanece inalterable debido a que se repone mediante el proceso de la respiracin y fotosntesis.El C-14 se forma por la accin de neutrones que provienen de rayos csmicos que interactan con el nitrgeno delaire, tal como se muestra mediante la siguiente reaccin nuclear.

El mtodo de K-Ar , permite calcular antiguedades emtre 50000 y 106aos.El mtodo de Pb-U , se emplea para minerales terrestres o de otros planetas, con antiguedades de varios millones de aos.

TRANSMUTACIN NUCLEARConsiste en obtener nuevos ncleos estables o inestables a partir de ncleos especficos (ncleos blancos), para ello se utilizan como proyectiles otros ncleos o partculas simples (neutrones, protones, deuterones, rayos alfa, etc..)Figura:Esquema general de transmutacin nuclear. Una partcula proyectil impacta en el ncleo blanco, este se desestabiliza y emite una partcula nuclear acompaada de energa, generndose luego un nuevo ncleo.

La primera transmutacin nuclear la realiz Ernest Rutherford en 1919, quien el bombardeargasnitrgeno con radiacin alfa obtuvo un istopo del oxgeno y protn. El proceso se representa mediante la siguiente ecuacin nuclear:

Luego en 1932, J. Chadwick descubri el neutrn por transmutacin de4Be-9 5C-12 , para ello bombarde una lmina de berilio con rayos alfa, la ecuacin nuclear que representa dicho proceso es el siguiente:

Posteriormente en 1934, Irene Curie descubri la radioactividad artificial por transmutacin de13Al-27 15P-30 , cuya ecuacin nuclear es:

En 1937, C. Perrier y E. Segre lograron sintetizar el primer elemento artificial (tecnecio) al bombardear ncleos de molibdeno con deuterones, as:

Por transmutacin nuclear se han obtenido loselementos transurnidos, todos ellos son artificiales.

Las partculas con carga ( + ) que actuan como proyectiles, como por ejemplo , deutern, protn y otros ncleos mas pesados, son acelerados en unos aparatos llamados ciclotrones; A las partculas negativas ( ) se les acelera en betatrones; y a los neutrones no se les acelera, al contrario se les frena con parafina,aguapesada (D2O) o grafito, para que tengan energa cintica apropiada. Los neutrones veloces no producen ninguna alteracin en el ncleo donde inciden.EjercicioDeterminar la partcula o ncleo desconocido (X) en las siguientes reacciones nucleares (se da la notacin simplificada)

Solucin:Hay que reconocer algunos smbolos como el deuterio (d) cuyo smbolo es:

Para el protn (p) y la partcula alfa (), sus smbolos:

Primero debemos escribir la ecuacin nuclear, luego balanceandonmero de masa y nmero atmico identificaremos X en cada caso".

FISIN NUCLEARLlamada tambinescisin nuclear, consiste en que un ncleo pesado se rompe generando dos ncleos ligeros radioactivos o inestables, una gran energa (energa nuclear) en forma de calor y radiacin principalmente, y neutrones de alta energa cintica.La fisin nuclear tuvo como punto de partida en losexperimentosde Enrico Fermi (1934) en la universidad de Roma Italia, que consisti en el bombardeo de uranio natural con neutrones lentos, obtuvo as muchos nclidos artificiales de elementos transurnidos.En 1938, los qumicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann repitieron el experimento de Fermi y descubrieron un nuevo fenmeno:Fisin Nuclear. Demostraron que del uranio natural, solo uno de susistopos, el menos abundante, U 235, era fisionable segn la siguiente reaccin nuclear.

Los cientficos de Europa y Amrica entendieron pronto dos aspectos importantes, que tuvieron consecuencias monumentales para el mundo:1.La variacin de masa (m) en fisin es muy grande, por lo tanto segn la ecuacin de Einstein (E = m c2) generara una energa descomunal.2.Mediante unareaccin rpidaen cadena generara una poderosa energa destructiva. De ese modo el mundo ingres a la era nuclear.Los fsicos americanos comprobaron que solo el istopo mas ligero del uranio (U-235) es fisionable y los productos eran muy variados y adems radioactivos (complejos)Figura:Esquema para la fisin nuclear. Un neutrn lento o trmico incide sobre un ncleo fisionable, generndose un ncleo inestable, este se fracciona generando nuevos ncleos ligeros radioactivos, neutrones veloces y energa nuclear.

La energa nuclear de fisin es muy grande comparado con la energa que se obtiene de los combustibles fsiles comunes. Actualmentela energa nuclear de fisin tiene mltiplos usos:

Fines pacficos:se emplea para generar energa elctrica de gran potencia, en motores atmicos (empleadas en buques y submarinos ultramodernos de alto tonelaje y muy veloces), en bateras atmicas, que se emplean en vuelos espaciales de investigacin cientfica, etc.. Fines blicos:para fabricar todo tipo de armas nucleares, como por ejemplo, la bomba atmica. La bomba atmica que destruy la ciudad japonesa de Hiroshima fue en base al U-235, de una potencia de 20000 toneladas de trinitrotolueno (TNT) o 20 kilotones; y la bomba atmica que explosion en Nagasaki fue en base al Pu-239 y de 20 kilotones.

FUCION NUCLEARConsiste en juntar ncleos ligeros para obtener ncleos pesados, con la consiguiente generacin de energa nuclear y emisin de partculas nucleares.El proceso se lleva a cabo a temperaturas muy altas (> 10 000 000C) y presiones altas, bajo estas condiciones los reactantes se encuentran en estado plasmtico y se efecta la fusin.

Latemperaturapromedio del sol es de 14 000 000C, por lo tanto la reaccin de fusin es natural.La temperatura elevada necesaria para la fusin en una bomba de hidrgeno se logra previa explosin de una bomba atmica.La energa nuclear de fusin es mucho mayor que la de fisin, por lo tanto una bomba de hidrgeno es 1000 veces mas mortfera que una bomba atmica.

II ENLACE QUIMICOElenlace qumicoes la fuerza que mantiene unidos a los tomos (enlace interatmico) para formar molculas o formar sistemas cristalinos (inicos, metlicos o covalentes) y molculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia (slido y lquido), dicha fuerza es de naturaleza electromagntica (elctrica y magntica), predominante fuerza elctrica.NOTACION O FORMULA DE LEWIS:Es la representacin convencional de los electrones de valencia (electrones que intervienen en los enlaces qumicos), mediante el uso de puntos o aspas que se colocan alrededor del smbolo del elemento.

En general para los elementos representativos (recordar que el numero de grupo indica el numero de electrones de valencia) tenemos:

CLASIFICACIN DE ENLACE IONICO Enlace ionico:Elenlace inicoes lafuerza de atraccin elctricaque existe entre los iones de cargas o puestas (cationes aniones) que los mantienen juntos en una estructura cristalina. Resulta de la transferencia de uno o mas electrones comnmente del metal hacia el no metalEjemplo:Cloruro de Sodio (NaCl)

Algunos cationes y aniones que participan en los enlaces inicos:CatinNombreAninNombre

Na+1SdicoF-1Fluoruro

K+1PotsicoCl-1Cloruro

Mg+1MagnsicoS=Sulfuro

Ca+2ClcicoBr-1Bromuro

NH4+1AmonioCO3=Carbonato

Compuesto Inico:Es aquel compuesto qumico donde existenenlaces inicos, por lo tanto no se presenta como molcula.

Ejemplos:NaCl , CaCO3, NH4Cl , NH4Br , Na2CO3, KBr , MgCl2

Propiedades de los Compuestos Inicos:

1. A temperatura ambiental son slidos, cuya estructura est definida por lo que son cristalinos (la atraccin de los iones es polidireccional)2. Generalmente son solubles en agua y otros solventes polares como etanol, acetona, etc.3. Tienen alta temperatura de fusin y ebullicin.Ejemplos:

NaCl (Tfusin = 801C) KBr (Tfusin = 735C)

En solucin acuosa o fundidos conducen la corriente elctrica, pero en el estado solido no la conducen.

CICLO DE BORN-HABER

En 1917, Born y Haber propusieron un ciclo termodinmico para el clculo de la energa del retculo de sustancias inicas ((Eret). El clculo se realiza segn la Ley de Hess. En este ciclo, es tomada en consideracin la reaccin heterognea para la sntesis de la sal.A) Para compuestos del tipo MX (por ejemplo: NaCl, KBr, CsI etc.):

b) Para compuestos del tipo MX2 (por ejemplo CaF2, MgBr2 etc.):

Con excepcin del Eret, todos los otros valores son tabulados o pueden ser obtenidos experimentalmente. Las entalpas mostradas indican:

Hof = entalpa padrn de formacin del slido inico. La entalpa padrn de formacin de una sustancia es el calor (a presin constante) liberado o consumido en la formacin de 1 mol de la sustancia a partir de sustancias simples en estado padrn (estado fsico y alotrpico ms estable a 298 K y 1 atm). Por convencin las sustancias elementales tienen entalpa padrn igual a cero. Hosub = entalpa de sublimacin (o vaporizacin) del metal. Edis = energa de disociacin energa necesaria para disociar (X2 2X) 1 mol de molculas de gas. Tambin llamada energa de atomizacin. HPI = potencial de ionizacin. HAE = variacin de entalpa asociada al proceso de afinidad electrnica (A.E.) (energa de electroafinidad)

Para que exista formacin de cloruro de sodio, debe ocurrir transferencia de electrones (reaccin redox). El ciclo de Born-Haber intenta mostrar la energa de las etapas involucradas en la reaccin entre las sustancias en sus formas elementales. En el caso especfico del cloruro de sodio, la transferencia de electrones se da del slido para el cloro.

Las etapas indicadas en el ciclo de Born-Haber para el NaCl son las siguientes: Reaccin heterognea de formacin de la sal a partir de las sustancias simples. Na (s) + Cl2 (g) NaCl (s) (Hof = -411,1 kJ/mol). Vaporizacin (sublimacin) del slido metlico, que es slido a temperatura ambiente. Na (s) Na (g) (Hosub = +107,8 kJ/mol). Disociacin (quiebre homogneo) de la molcula biatmica de Cl2, generando tomos de cloro. Cl-Cl (g) 2 Cl (g) (Edis = +121 kJ/mol). Entonces, 1/2 Edis = 119,9 kj/mol. Ionizacin del sodio en fase gaseosa. Na (g) Na+ (g) + 1e (HPI = +495,4 kJ/mol). Formacin de Cl- en fase gaseosa. Afinidad electrnica y la energa liberada por la adicin de un electrn a un tomo en estado gaseoso. Cl (g) + 1e Cl- (g) (HAE = -348,8 kJ/mol). Formacin de los pares inicos en fase gaseosa [Na+Cl-], en virtud de la atraccin electroesttica. La energa reticular expresa la fuerza con que estn unidas las partculas de un slido cristalino y depende de la intensidad de la fuerza de interaccin entre los iones y la geometra del retculo. Cuanto menor la distancia inter-inica catin-anin, mayor la atraccin entre las cargas opuestas.

TIPOS DE ENLACE COVALENTE:Cuando el encuentro entre los tomos se da en trminos que comparten uno o ms pares de electrones para alcanzar la configuracin de gas noble, estos electrones son atrados por ambos ncleos, de manera que pertenecen por igual a los dos tomos que se enlazan; en este caso se dice que se ha formado un enlace covalente. Este slo se establece entre tomos no metlicos de igual o diferente electronegatividad. Las fuerzas que mantienen unidos a los tomos son de naturaleza electrosttica, pero a diferencia del enlace inico, no se forman redes cristalinas sino molculas en las que los tomos comparten sus electrones.

TIPOS DE ENLACES COVALENTESExisten distintos tipos de enlaces covalentes;

Enlace covalente comn: el par electrnico compartido est formado por un electrn proveniente de cada uno de los tomos que intervienen. Esta unin puede establecerse entre tomos iguales, en el enlace covalente apolar; o entre tomos diferentes, en el enlace covalente polar.

Enlace covalente apolar:Este enlace se da en las molculas formadas por tomos iguales. Como los tomos enlazados tienen la misma electronegatividad, los electrones compartidos son atrados por ambos ncleos con la misma intensidad y se distribuyen de manera simtrica entre los ncleos de los tomos, sin generar polos o cargas parciales.

Enlace covalente polar:Este se da en las molculas formadas por tomos diferentes. Como los tomos enlazados tienen distintas electronegatividad, uno de los tomos atraer con mayor intensidad los electrones compartidos al compararlo con el otro, de menor electronegatividad. Esto origina cargas parciales, en los extremos del enlace. Por ejemplo, en la molcula del agua, el oxigeno es ms electronegativo que el hidrogeno, lo que determina que el tomo de oxigeno adquiera una carga parcial negativa y cada tomo de hidrogeno una carga parcial positiva. As se origina un dipolo en el que dos cargas de distinto signo estn separadas por una pequea distancia.

FENMENO DE RESONANCIA:Algunas molculas pueden ser representadas por dos o ms estructuras de Lewis distintas, que difieren entre ellas slo en la posicin de algunos electrones. A este fenmeno se le llama efecto mesomrico o de resonancia. En estos casos, la molcula real tiene propiedades de ambas estructuras, y se dice que es un hbrido de resonancia de ambas estructuras resonantes.El efecto de resonancia est dado por la deslocalizacin de electrones, que no se encuentran en un punto fijo sino que se distribuyen de manera homognea en la molcula, brindndole estabilidad. Por lo tanto, cuantas ms estructuras resonantes tiene la molcula, ms estable ser.Tomemos por ejemplo la molcula de benceno.

En 1865 Kekul describi la molcula de benceno como se observa en la figura de arriba, como un anillo compuesto por seis carbonos, tres con enlaces simples y tres con enlaces dobles. Segn esta descripcin, existiran dos ismeros de benceno, segn la posicin de los enlaces dobles, como se puede observar en la siguiente figura

Sin embargo, la molcula real no es ninguna de stas, sino un hbrido de resonancia entre ellas.

Esto se debe a que los electrones p que quedan sin hibridar en los enlaces simples, no forman dobles enlaces entre los carbonos, sino que estn deslocalizados a lo largo del anillo, formando enlaces pi. El orden de enlace entre los carbonos del anillo es siempre el mismo, es 1.5.

En el entorno del ao 1928, el fsico ingls Linus Pauling introduce el concepto de resonancia. El trmino efecto mesomricoo mesomerismo, es ms popular en las publicaciones alemanas y francesas, y fue introducido por Christopher Ingold en el ao 1938.En la actualidad se prefiere usar el trminodeslocalizacin. Entonces, la energa de resonancia pasa a ser energa de deslocalizacin, y las estructuras de resonancia son llamadas estructuras de contribucin.

Otros ejemplos de estructuras de resonancia:

En la figura de arriba, se representa la molcula de ozono, sus estructuras de resonancia, y a la derecha la molcula real. Los tomos de oxgeno terminales son equivalentes, la carga se reparte, los electrones deslocalizados no forman doble enlace sino que se distribuyen a lo largo de la molcula.

En la figura que precede se representan las estructuras de resonancia del catin del grupo alilo. La carga positiva est en realidad distribuida a lo largo del catin.A continuacin, el ejemplo del nitrometano:

Como se puede observar, ambos tomos de oxgeno tienen la misma carga negativa.

PARMETROS MOLECULARES

Se conoce que algunas quinolinas y compuestos relacionados son activos como agentes antiparasitarios, antihipertensivos y antitumorales. Uno de los mecanismos propuestos es la interaccin intercalativa o no con segmentos de ADN. Esta interaccin se ha demostrado mediante tcnicas de RMN, UV-visible y mtodos computacionales. Este trabajo presenta un estudio computacional para elucidar elementos estructurales esenciales para la actividad farmacolgica, en un conjunto de compuestos que incluye drogas antimalricas conocidas: 2,4-diamino-6,7-dimetoxiquinolina (DDQ), amodiaquina, cloroquina, y una serie de 3-carboetoxi-4-N-alquilamino quinolinas sintetizados en nuestros laboratorios y cuya actividad biolgica hacia Lehismania mexicana determinamos. Conformaciones energticamente accesibles de la serie de compuestos fueron generadas y optimizadas geomtricamente empleando dinmica molecular (MM+) y minimizacin (simulated annealing) y posteriormente optimizadas para el clculo de propiedades electrnicas empleando el mtodo semi-emprico AM1. Se calcularon propiedades moleculares incluyendo mapas de potencial electrosttico, energas HOMO-LUMO, momentos dipolares, calores de formacin, densidad de carga (Mlliken), energa de solvatacin, coeficiente de particin octanol agua (log P), polarizabilidad, dureza, rea superficial, volumen y parmetros termodinmicos, empleando como el modelo AM1 Hamiltoniano con el objeto de identificar propiedades que puedan correlacionarse con la actividad biolgica. Modelos de farmacforos se proponen a partir de la identificacin de patrones estructurales comunes, tanto para las drogas antimalricas como para el conjunto de 3-carboetoxi-4-N-aquilamino quinolinas cuya actividad hacia Lehismania mexicana fue determinada. Los modelos de famacforo propuestos servirn de base para el diseo molecular en la bsqueda de nuevas drogas con la actividad deseada.

A travs delblog Clster de divulgacin cientfica y de sucanalde Youtube (altamente recomendado!) he llegado a este vdeo que es tan adecuado para el tema en el que nos hemos estado moviendo ltimamente, el de enlace qumico y depolaridad y apolaridad de las molculas covalentes.En el vdeo vemos lo que ocurre cuando acercamos una barra de ebonita (un polmero negro de elevada dureza, que se obtiene tras vulcanizar caucho puro sucesivamente con azufre) despus de haberla frotado con piel para que adquiera electricidad esttica (exceso de electrones en su superficie), a un chorrito de hexano y a un chorrito de agua. qu es lo que est ocurriendo?El hexano, compuesto orgnico formado por 6 carbonos con hibridacin sp3, de frmula CH3CH2CH2CH2CH2CH3, es un compuesto totalmente apolar. La diferencia de electronegatividad entre el hidrgeno y el carbono es pequea y, adems, los pequeos momentos dipolares que pueden darse en dichos enlaces se anulan por geometra (cada uno de los carbonos, por presentar hibridacin sp3, tendr una geometra tetradrica). Ya hemos visto en algunosejercicios de enlace qumicola famosa regla nmemotcnica de semejante disuelve a semejante. Esto es similar. El hexano, apolar, y la ebonita, cargada negativamente de forma neta por frotacin, no se atraen electrostticamente. Por eso el chorrito de hexano no se desva ni se altera, no ocurre nada.

Las molculas de agua, en cambio, presentan una elevada polaridad (son dipolos permanentes) por la diferencia de electronegatividad entre el hidrgeno y el oxgeno (lo que har que los enlaces sean bastante polares) y por su geometra angular (los momentos dipolares de los dos enlaces H-O no pueden anularse por geometra).

. Propiedades de los compuestos con enlace covalenteHay dos tipos de susutancias diferentes que presentan enlaces covalentes: lassustancias molecularesy loscristales covalentes.En loscristales covalentesse forman redes tridimensionales (cristales) en las que los tomos se unen entre s por enlaces covalentes.El enlace covalente es muy fuerte y, por tanto, difcil de romper; esto hace que los cristales covalentes presenten las siguientes propiedades:

* Presentan elevados puntos de fusin* Muy poco solubles en cualquier tipo de disolvente.* Suelen ser duros.* Suelen ser malos conductores de la electricidad.

Son sustancias de este tipo el diamante, SiO2(cuarzo), carburo de silicio (Si2C), nitruro de boro (BN), etc.

Lassustancias molecularesse caracterizan porque un nmero definido de tomos se unen mediante enlaces covalentes formandoMOLCULAS. Como el enlace covalente es muy fuerte, se necesita una energa muy grande para poder romper las molculas. En cambio, las moleculas se unen entre s porfuerzas intermolecularesque son fuerzas dbiles. Estas fuerzas intermoleculares son las responsables de la mayora de las propiedades de estas sustancias:

* Se pueden presentar en estado slido, lquido o gaseoso a temperatura ambiente.*En general, sus puntos de fusin y ebullicin no son elevados, aunque sern mayores cuando las fuerzas intermoleculares que unen a las molculas sean ms intensas.* Suelen ser blandas, pues al rayarlas se rompen las fuerzas intermoleculares.* La solubilidad es variable.* En general, son malos conductores de la electricidad.

Son muchas las sustancias de este tipo: H2, Br2, H2O, NH3, compuestos orgnicos, etc.

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