Compostos covalents i iònics: propietats, exemples i solubilitat

Resum

El document explica les propietats generals dels compostos covalents moleculars i dels sòlids covalents (com el diamant, el grafit i la sílice), així com les dels compostos iònics. Es detalla la solubilitat segons la polaritat, la conductivitat elèctrica i la fragilitat dels cristalls iònics. També s'explica com els ions es dissolen en aigua i es fan conductors en estat fos o en solució.

Punts clau

Els compostos covalents moleculars tenen punts de fusió i ebullició baixos, són mals conductors i es dissolen segons la polaritat del solvent.
Els sòlids covalents tenen punts de fusió i ebullició molt elevats i són molt insolubles; el grafit és una excepció conductora.
El diamant és el material més dur que es coneix perquè cada carboni està enllaçat a quatre àtoms de carboni (hibridació sp3).
El grafit té estructura laminar amb hibridació sp2 i electrons deslocalitzats, cosa que el fa conductor.
Els compostos iònics formen estructures cristal·lines amb punts de fusió i ebullició elevats i són fràgils davant d'un cop.
Els compostos iònics no condueixen en estat sòlid, però sí en estat fos o en solució, on els ions es poden moure lliurement.

Posa't a prova

Propietats dels compostos covalents

Propietats generals:

Estan formats per molècules aïllades unides per forces intermoleculars.
Punt de fusió (P.F.) i punt d'ebullició (P.E.) baixos — solen ser líquids o gasos a temperatura ambient.
Són tous.
Són, en general, mals conductors d'electricitat.
Compostos polars: són solubles en solvents polars (aigua, alcohols, etc.) i presenten punts de fusió i ebullició més elevats.
Compostos apolars: són solubles en solvents apolars (cloroform, benzè, tetraclorur de carboni) i tenen punts de fusió i ebullició molt baixos.

Sòlids covalents (sòlids atòmics)

Són estructures formades per àtoms units tridimensionalment per enllaços covalents (per exemple SiO₂ (sílice), C (grafit), C (diamant)). El carboni presenta diferents formes al·lotròpiques (grafit, diamant), les propietats de les quals depenen de la força i la disposició dels enllaços entre àtoms.

Propietats generals dels sòlids covalents:

Tenen punts de fusió i ebullició molt elevats.
Són, generalment, mals conductors; excepció: el grafit és conductor.
Són durs (tot i que hi ha excepcions: el grafit és tou).
Són molt insolubles.

Diamant

Els àtoms de carboni estan units entre si per enllaços senzills (C–C), amb solapament dels orbitals híbrids sp³, de manera que cada carboni està enllaçat a quatre àtoms de carboni. És el material més dur que es coneix, degut als forts enllaços covalents en totes les direccions de l'espai.

Grafit

En el grafit, els àtoms de carboni formen enllaços covalents entre ells amb orbitals híbrids sp². Això dóna lloc a una estructura laminar; les làmines estan unides per forces intermoleculars molt dèbils, de manera que s'exfolien fàcilment. Gràcies a la presència d'electrons deslocalitzats, el grafit condueix l'electricitat.

Propietats dels compostos iònics

Els compostos iònics estan formats per ions que formen una estructura cristal·lina; no formen molècules discretes o individuals.

Tenen punts de fusió i ebullició elevats degut a les intenses atraccions electrostàtiques entre els ions.
Són fràgils: es trenquen amb facilitat en rebre un cop, a causa de les forces repulsives que s'originen entre ions del mateix signe quan les capes llisquen una sobre l'altra.
Són durs, és a dir, difícils de ratllar, ja que cal trencar enllaços molt forts.
Són solubles en aigua i altres solvents polars.

En solució, els ions s'envolten de les molècules polars del solvent (ions solvatats). En el cas concret de l'aigua es diu que els ions estan hidratats. Les atraccions entre ions es veuen debilitades i els ions es separen de la seva posició en el cristall.

Exemple de dissolució: NaCl (s) + H₂O → Cl^- (aq) + Na⁺ (aq)

Conductivitat: els compostos iònics no són conductors en estat sòlid, però sí ho són en estat fos o en solució, ja que els ions llavors tenen llibertat de moviment.

Preguntes freqüents

Per què el diamant és tan dur?

Cada àtom de carboni del diamant està unit a quatre àtoms de carboni mitjançant enllaços covalents forts en totes les direccions de l'espai. Per això és el material més dur que es coneix.

Per què els compostos iònics són fràgils?

Quan les capes del cristall llisquen una sobre l'altra, ions del mateix signe es troben i es produeixen forces repulsives que trenquen el cristall. Per això es trenquen amb facilitat en rebre un cop.

Per què el grafit condueix l'electricitat?

El grafit té electrons deslocalitzats entre les seves làmines, que poden moure's i transportar corrent elèctric. Per això és una excepció entre els sòlids covalents.