estructuras covalentes gigantes mapa mental
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Comprender el tema
Las estructuras covalentes gigantes son redes tridimensionales de átomos unidos por enlaces covalentes fuertes que se extienden por todo el sólido. El mapa mental explica su estructura, los ejemplos más importantes como el diamante, el grafito y el dióxido de silicio, y por qué presentan puntos de fusión muy altos y dureza extrema. También aborda las excepciones notables, como la conductividad eléctrica del grafito y su uso como lubricante, así como las aplicaciones prácticas de estos materiales.
Diamante frente a grafito
Ambos son formas alotrópicas del carbono, pero su estructura explica comportamientos opuestos. En el diamante, cada átomo de carbono forma enlaces covalentes con otros cuatro en una red tetraédrica rígida, lo que le da una dureza extrema y lo hace aislante eléctrico. En el grafito, cada carbono se une a solo tres vecinos formando capas planas de hexágonos; el cuarto electrón queda deslocalizado entre las capas, lo que permite conducir la electricidad. Las capas se mantienen unidas por fuerzas débiles y pueden deslizar unas sobre otras, por eso el grafito es blando y funciona como lubricante y mina de lápiz.
El caso de la sílice
El dióxido de silicio, o sílice, es la estructura covalente gigante más abundante en la corteza terrestre, presente en la arena y el cuarzo. Su red es similar a la del diamante pero con dos tipos de átomos: cada silicio se une a cuatro oxígenos y cada oxígeno actúa de puente entre dos silicios. Esta conectividad continua hace que la sílice tenga un punto de fusión muy alto y sea químicamente inerte. Su capacidad para formar vidrio al enfriarse rápidamente desde el estado fundido se aprovecha en la industria del vidrio y en aplicaciones ópticas.
Por qué tienen puntos de fusión tan altos
Para fundir una estructura covalente gigante no basta con separar moléculas: hay que romper enlaces covalentes fuertes por todo el sólido. Como estos enlaces requieren mucha energía, los puntos de fusión suelen superar los mil grados Celsius; el diamante no funde a presión atmosférica normal, sino que se transforma en grafito o se sublima en condiciones adecuadas. Esto contrasta con las sustancias moleculares simples, como el yodo o el hielo, que funden a bajas temperaturas porque solo hay que vencer fuerzas intermoleculares débiles, sin romper los enlaces covalentes internos.
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Preguntas de repaso
¿Por qué el grafito conduce la electricidad y el diamante no?
En el grafito, cada átomo de carbono se une a tres vecinos y el cuarto electrón queda deslocalizado entre las capas, pudiendo moverse y transportar carga. En el diamante, los cuatro electrones de valencia de cada carbono están comprometidos en enlaces covalentes, por lo que no hay cargas libres para conducir.
¿Por qué el grafito es blando si sus enlaces covalentes son fuertes?
Los enlaces dentro de cada capa son fuertes, pero las capas se mantienen unidas entre sí por fuerzas débiles. Estas capas pueden deslizarse fácilmente unas sobre otras, lo que hace que el grafito sea blando y deje marcas al escribir, a diferencia del diamante, cuya red es rígida en todas direcciones.
¿Qué diferencia hay entre una estructura covalente gigante y una molécula simple?
En una estructura covalente gigante, la red de enlaces covalentes se extiende por todo el sólido y no existen moléculas individuales, por lo que fundirlo exige romper enlaces fuertes y el punto de fusión es muy alto. En una molécula simple, los átomos están unidos dentro de moléculas pequeñas y al fundir solo se vencen fuerzas intermoleculares débiles, con puntos de fusión mucho más bajos.