409 Estructura de los metales

Material necesario: esferas de corcho blanco, alfileres y una base de corcho.

Podemos usar bolas de corcho para representar los átomos idénticos de un metal. Las estructuras de los metales están basadas en las diferentes formas en las que pueden empaquetarse las esferas (los átomos) de forma que se logre una estructura ordenada y compacta.

Empaquetamiento compacto hexagonal y cúbico

Si se colocan las esferas sobre una superficie ligeramente inclinada se puede obtener de manera natural una estructura plana compacta con las siguientes características:

Las esferas están dispuestas en filas rectas que forman ángulos de 60 º entre sí.
Cada esfera está rodeada de otras seis esferas que forman un hexágono regular.
Cada esfera tiene seis depresiones que pueden ser ocupadas por tres esferas de una segunda capa.

Se pueden apilar capas de átomos unas sobre otras, colocando los átomos en los huecos que dejan los átomos de las capas adyacentes. Cada esfera está en contacto con seis esferas en su misma capa, con otras tres esferas de la capa inferior y otras tres esferas de la capa superior. En total 12 esferas.

A la hora de situar una tercera capa de esferas tenemos dos posibilidades:

Las esferas de la tercera capa se colocan verticalmente sobre las esferas de la primera capa. El empaquetamiento que resulta es hexagonal compacto. El cinc tiene este tipo de estructura.

Las esferas de la tercera capa no se sitúan en la vertical de la primera capa. El empaquetamiento que resulta es cúbico compacto. El cobre tiene este tipo de estructura.

En los dos casos las esferas ocupan el 74% del volumen total.

Empaquetamiento cúbico centrado en el cuerpo.  

Tenemos una primera capa de esferas de manera que definan un cuadrado y dejando una pequeña separación entre las esferas. Ahora se puede colocar una segunda capa de esferas en las depresiones de la primera capa. En esta disposición cada esfera está en contacto con cuatro esferas de la capa inferior y otras cuatro esferas de la capa superior. En total 8 esferas. El hierro tiene este tipo de estructura.

En el empaquetamiento cúbico centrado en el cuerpo las esferas ocupan el 68% del volumen.

367 Modelos moleculares caseros

Para realizar nuestro experimento necesitamos bolas de corcho de diferente tamaño, palitos de madera y unos globos.

La geometría de las moléculas puede visualizarse con ayuda de modelos moleculares.

Modelos de bolas y varillas

Se pueden usar bolas de corcho para representar los átomos y palitos de madera para representar los enlaces entre los átomos.

Modelos de globos

En este tipo de modelos los átomos no se representan y se usan los globos para representar los enlaces entre átomos y los pares de electrones del átomo central que no que no forman enlaces (pares no enlazantes).

Veamos algunos ejemplos:

Metano

La molécula de metano está formada por un átomo de carbono central y cuatro átomos de hidrógeno situados alrededor del átomo central en una disposición tetraédrica. Para representar la molécula con el modelo de bolas y varillas necesitamos una bola de corcho para el átomo de carbono central y cuatro palitos y cuatro bolas más pequeñas para los cuatro átomos de hidrógeno y los cuatro enlaces covalentes simples C - H. Y para representar la molécula con el modelo de globos atamos dos pares de globos que, al cruzarlos por la unión de los globos, adoptan de manera natural una disposición tetraédrica.

Amoniaco

La molécula de amoniaco está formada por tres átomos de hidrógeno y uno de nitrógeno. Los tres átomos de hidrógeno se encuentran en la base de una pirámide trigonal cuya cúspide está ocupada por el átomo de nitrógeno. Para representar la molécula con el modelo de bolas y varillas partimos de la estructura tetraédrica del metano y luego quitamos el palito y la bolita superior. Y para representar la molécula con el modelo de globos sustituimos uno de los globos azules por un globo blanco que representa el par de electrones del átomo de nitrógeno que no forma enlace.

Agua

La molécula de agua es angular y está formada por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. Para representar la molécula con el modelo de bolas y varillas partimos de la estructura tetraédrica del metano y luego quitamos dos palitos con sus correspondientes bolitas. Y para representar la molécula con el modelo de globos utilizamos dos globos de color azul para representar los dos enlaces covalentes simples O – H y otros dos globos blancos para representar los dos pares de electrones no enlazantes del átomo de oxígeno.

357 Espuma que arde

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua oxigenada medicinal, un palito de madera, un mechero, agua caliente y un sobre de levadura de panadería.

En primer lugar disolvemos la levadura en un vaso con un poco de agua caliente. Dejamos reposar un par de minutos y luego echamos la mezcla en otro vaso con un poco de agua oxigenada. Vemos que poco a poco sube una espuma blanca. También podemos observar que el vaso se calienta.

Si acercamos una astilla incandescente a la espuma blanca se producen pequeños destellos y se aviva la llama.

Explicación

El agua oxigenada se descompone lentamente en agua y en oxígeno molecular. La levadura actúa como un catalizador que acelera el proceso liberando oxígeno suficiente para formar la espuma blanca. El proceso es exotérmico (desprende energía) y el vaso se calienta.

El oxígeno atrapado en la espuma aviva la astilla incandescente.