Representando soluciones usando modelos de partículas

El objetivo de este video es ayudarnos a  visualizar lo que sucede en una solución   a un nivel microscópico, bueno, realmente a  un nivel molecular; además de practicar el   dibujo de este tipo de esquemas, porque podrían  pedirte que lo realices dependiendo de la clase   de Química en la que estés. Lo que tenemos aquí  son tres soluciones acuosas diferentes, lo que   significa que el soluto está disuelto en agua. El  primero es cloruro de sodio, después tenemos el   cloruro de magnesio y por acá tenemos C₁₂H₂₂O₁₁  que en otras palabras es sacarosa, y cada uno   de ellos está disuelto en agua. Ahora bien, lo  que vamos a hacer es intentar dibujar lo que   está sucediendo a nivel de las partículas en los  respectivos rectángulos. Así que, en primer lugar,   pensemos qué ocurre con el cloruro de sodio. Lo  primero de lo que podemos darnos cuenta es que   el cloruro de sodio es un compuesto iónico, está  hecho de 1 ion de sodio cargado positivamente, o   un catión, y 1 ion de cloro cargado negativamente.  Ahora bien, van a estar en una razón 1 a 1:   por cada sodio hay un cloro, y si queremos  dibujarlos también podemos pensar en sus tamaños   relativos. Para eso traigamos la tabla periódica  de los elementos. Podemos ver aquí que ambos están   en el tercer periodo, y si sólo comparamos  un átomo de sodio contra un átomo de cloro,   la tendencia general es que a medida que avanzamos  más a la derecha y tengamos más electrones en   la capa exterior, el radio tiende a hacerse más  pequeño, entonces el átomo de cloro es más pequeño   que el átomo de sodio. Pero no estamos hablando de  átomos, estamos hablando de iones, entonces el ion   de sodio parcialmente positivo perdió 1 electrón,  es decir, tiene la configuración electrónica del   neón; mientras que el anión de cloro tiene la  configuración electrónica del argón. Entonces,   en realidad resulta que el anión de cloro será más  grande que el catión de sodio. Lo que haremos será   representar el anión de cloro de esta forma, le  pondremos una carga negativa, y el catión de sodio   lo representaremos un poco más pequeño, algo así.  Para visualizarlo por cada ion de sodio cargado   positivamente tenemos que dibujar también un anión  de cloro: aquí hay uno de ellos y otro. Muy bien,   ese es el soluto. Algunas veces sólo te pedirán  que dibujes el soluto, en cuyo caso ya habrás   acabado, pero puedes preguntarte ¿cómo es que  interactúa con el agua? Y este ejemplo nos ayudará   a entender lo que sucede. ¿Por qué el cloruro de  sodio, en general, por qué los compuestos iónicos   se disuelven bien en agua? Bueno, dibujemos las  moléculas de agua, y si todavía queremos mantener   el tamaño relativo correcto podemos regresar a  nuestra tabla periódica de los elementos. Sabemos   que el catión de sodio tiene la configuración  electrónica del neón, y el oxígeno es muy cercano   a eso. Y cuando hablamos del agua los átomos  de oxígeno acapararán los electrones. Recuerda:   los electrones pasan un poco más de tiempo  alrededor del oxígeno que del hidrógeno,   así que tendrán tamaños parecidos el oxígeno, el  agua y el catión de sodio. Obviamente estos no   serán dibujos exactos, pero podemos imaginar que  cada molécula de agua se va a ver así: tenemos 1   oxígeno con 2 hidrógenos. Ahora, la pregunta será  ¿cuál será su orientación? Y es muy importante que   sea la correcta, especialmente cuando trabajamos  con agua, ya que es una molécula polar. Bueno,   como sabemos que los electrones pasan más tiempo  alrededor del oxígeno -y esto lo hemos comentado   en muchos videos-, la parte del oxígeno tiene una  carga parcial negativa, mientras que la parte de   los hidrógenos tiene una carga parcial positiva,  entonces la molécula de agua se orientará de   manera que la parte parcialmente negativa del  oxígeno atraerá a los iones positivos y las partes   parcialmente positivas del hidrógeno atraerán  a los iones negativos. Por lo tanto tendremos   algo así: este es el oxígeno y estos son los 2  hidrógenos, tenemos 1 oxígeno y 2 hidrógenos,   ya que esta parte de la molécula del agua tiene  una carga parcialmente positiva y atraerá a este   anión de cloro. Una vez más tendremos 2 hidrógenos  y 1 oxígeno por acá; la parte del oxígeno atraerá   al sodio cargado positivamente, es decir, a los  cationes de sodio. Y podríamos llenar todo el   esquema, pero creo que ya tienes la idea de cómo  se ve el agua y cómo está orientada. Ahora bien,   para los siguientes, enfoquémonos sólo en los  solutos. ¿Cómo se verá el soluto de esta segunda   solución? Bueno una vez más el cloruro de magnesio  es un compuesto iónico, por lo que se disociará en   sus iones constituyentes, por cada ion de magnesio  que, de hecho tendrá una carga de +2, tendremos   2 iones de cloro cargados negativamente, aniones.  ¿Y cuál es su tamaño relativo? Para ayudarnos con   esto, regresemos a la tabla periódica. Si estamos  hablando del ion de magnesio cargado positivamente   con +2, tendrá la configuración electrónica del  neón y tendrá más protones que el ion de sodio,   así que va a tirar aún más fuerte de ellos,  será incluso más pequeño que el ion de sodio.   Entonces podemos dibujar los iones de magnesio  de esta forma, un poco más pequeño que el sodio,   y escribiremos +2 porque tiene una carga positiva  de +2, por acá pondremos otro con su +2 porque   tiene una carga positiva, y por cada uno de éstos  tendremos 2 aniones de cloro, uno aquí, tal vez   otro por acá, uno acá y tal vez otro por acá. Y  si te piden que dibujes el solvente, es decir,   el agua, entonces debes orientarla de manera  similar, donde la parte parcialmente positiva   de los hidrógenos atraigan a los iones negativos  de cloro y el oxígeno de la molécula del agua   atraiga a estos iones de magnesio con carga de  +2. Bien, ahora, ¿qué hay de la sacarosa? Bueno,   no es un compuesto iónico, así que en esta  situación no se disociará. Una molécula de   sacarosa es relativamente grande, así que vamos  a dibujarlo así y tal vez por acá tengamos otra.   Y la razón por la que se disuelve bien en agua  es que hay partes en una molécula de sacarosa   que tienen una polaridad, tiene muchos grupos OH,  entonces hay partes de la molécula que tienen una   carga parcialmente positiva y otras partes de la  molécula que tienen cargas parcialmente negativas,   otras partes tienen carga parcialmente positiva  y con esto es capaz de atraer a las diferentes   partes de la molécula del agua, dependiendo si es  la parte parcialmente positiva o negativa. Así que   vamos a escribirlas así: C₁₂H₂₂O₁₁, C₁₂H₂₂O₁₁.  Y por cuestiones de tiempo no vamos a dibujar   las moléculas de agua aquí, pero para dibujarlas  inteligentemente tendrías que saber qué partes de   esta molécula más grande tienen una carga parcial  positiva o negativa. Pero como podemos ver,   el hecho de que se pueda disociar en iones que  claramente tienen carga o que sea una molécula   cuyas partes tienen una carga parcial,  es decir, una carga asociada a ellas,   es lo que les permite disolverse bien  en un solvente polar como lo es el agua.