El enlace iónico y la formación de compuestos binarios
Cuando echas sal a las papas fritas, estás usando un compuesto formado por dos elementos muy peligrosos por separado: un metal blando que reacciona violentamente con el agua (el sodio) y un gas verdoso y tóxico (el cloro). ¿Cómo pueden unirse y dar algo tan inofensivo como la sal de mesa? La respuesta está en los electrones y en las fuerzas eléctricas.
Electrones de valencia y regla del octeto
Los átomos tienen electrones en distintas capas. Los de la capa más externa se llaman electrones de valencia: son los que participan cuando un átomo se une a otro.
En los elementos representativos, el número de electrones de valencia coincide con el número del grupo (el último dígito, en la numeración 1-18): el grupo 1 tiene 1, el grupo 2 tiene 2, el grupo 16 tiene 6 y el grupo 17 tiene 7.
Los gases nobles (grupo 18) casi no reaccionan. Tienen ocho electrones de valencia (el helio, dos), y esa configuración es muy estable. Muchos átomos se comportan como si "quisieran" parecerse a ellos.
El sodio ($\text{Na}$) tiene un electrón de valencia y el cloro ($\text{Cl}$) tiene siete. Indica qué ion forma cada uno al alcanzar la configuración estable de ocho…
El sodio ($\text{Na}$) tiene un electrón de valencia y el cloro ($\text{Cl}$) tiene siete. Indica qué ion forma cada uno al alcanzar la configuración estable de ocho electrones en su capa externa y escribe su carga (por ejemplo, $\text{X}^{2+}$).
Metales, no metales e iones
Ceder o ganar electrones depende del tipo de elemento:
-
Los metales (a la izquierda de la tabla) tienen pocos electrones de valencia y los ceden con facilidad. Al perder electrones quedan con carga positiva: forman cationes.
-
Los no metales (a la derecha) tienen muchos electrones de valencia y ganan los que les faltan. Quedan con carga negativa: forman aniones.
Un átomo es neutro porque tiene tantos protones (+) como electrones (−). Si pierde un electrón, queda con un protón de más: carga $+1$. Si gana uno, queda con un electrón de más: carga $-1$.
| Átomo | Valencia | Qué hace | Ion |
|---|---|---|---|
| $\text{Na}$ (grupo 1) | 1 | cede 1 e⁻ | $\text{Na}^+$ |
| $\text{Mg}$ (grupo 2) | 2 | cede 2 e⁻ | $\text{Mg}^{2+}$ |
| $\text{Al}$ (grupo 13) | 3 | cede 3 e⁻ | $\text{Al}^{3+}$ |
| $\text{O}$ (grupo 16) | 6 | gana 2 e⁻ | $\text{O}^{2-}$ |
| $\text{Cl}$ (grupo 17) | 7 | gana 1 e⁻ | $\text{Cl}^-$ |
Clasifica cada elemento como metal o no metal y señala si tiende a ceder o a ganar electrones al formar un compuesto iónico: potasio ($\text{K}$), oxígeno ($\text{O}$),…
Clasifica cada elemento como metal o no metal y señala si tiende a ceder o a ganar electrones al formar un compuesto iónico: potasio ($\text{K}$), oxígeno ($\text{O}$), calcio ($\text{Ca}$) y flúor ($\text{F}$).
El enlace iónico
Cuando un metal se encuentra con un no metal, ocurre una transferencia de electrones: el metal cede y el no metal recibe. Se forman un catión y un anión de cargas opuestas, y entre cargas opuestas hay atracción eléctrica. Esa atracción es el enlace.
Fíjate en que el catión es más chico que su átomo (perdió una capa de electrones) y el anión es más grande (los electrones extra se repelen).
Define con tus palabras qué es un enlace iónico. En tu respuesta menciona qué partículas se transfieren, qué iones se forman y qué tipo de fuerza eléctrica los mantiene…
Define con tus palabras qué es un enlace iónico. En tu respuesta menciona qué partículas se transfieren, qué iones se forman y qué tipo de fuerza eléctrica los mantiene unidos.
Neutralidad y fórmula del compuesto
Un compuesto iónico es eléctricamente neutro: la carga positiva total es igual a la carga negativa total. Eso fija cuántos iones de cada tipo hay, y de ahí sale la fórmula.
-
$\text{Na}^+$ y $\text{Cl}^-$: $+1-1=0$ → 1 a 1 → $\text{NaCl}$.
-
$\text{Mg}^{2+}$ y $\text{O}^{2-}$: $+2-2=0$ → 1 a 1 → $\text{MgO}$.
-
$\text{Li}^+$ y $\text{O}^{2-}$: se necesitan dos $\text{Li}^+$ para compensar un $\text{O}^{2-}$ → $\text{Li}_2\text{O}$.
¿Por qué funciona? Porque con 2 iones $\text{Al}^{3+}$ y 3 iones $\text{O}^{2-}$ tienes $+6$ y $-6$: la suma es cero.
El magnesio ($\text{Mg}$) tiene dos electrones de valencia y el oxígeno ($\text{O}$) tiene seis. Describe paso a paso la transferencia de electrones entre ambos átomos,…
El magnesio ($\text{Mg}$) tiene dos electrones de valencia y el oxígeno ($\text{O}$) tiene seis. Describe paso a paso la transferencia de electrones entre ambos átomos, indica las cargas de los iones resultantes y escribe la fórmula del compuesto formado.
Predice la fórmula del compuesto iónico que se forma entre cada par de elementos y justifica la proporción de iones usando el equilibrio de cargas: a) calcio y cloro b)…
Predice la fórmula del compuesto iónico que se forma entre cada par de elementos y justifica la proporción de iones usando el equilibrio de cargas:
- a) calcio y cloro
- b) aluminio y oxígeno
- c) sodio y azufre
Isidora observa que el fluoruro de litio, $\text{LiF}$, y el óxido de litio, $\text{Li}2\text{O}$, tienen distinta proporción entre iones de litio y del otro elemento.…
Isidora observa que el fluoruro de litio, $\text{LiF}$, y el óxido de litio, $\text{Li}_2\text{O}$, tienen distinta proporción entre iones de litio y del otro elemento. Explica a qué se debe esa diferencia a partir de las cargas de los iones $\text{F}^-$ y $\text{O}^{2-}$, y comprueba que ambos compuestos resultan eléctricamente neutros.
Un compuesto iónico binario está formado por un metal del grupo 2 y un no metal del grupo 17. Su fórmula, según Vicente, es $\text{MX}$. Argumenta si Vicente tiene…
Un compuesto iónico binario está formado por un metal del grupo 2 y un no metal del grupo 17. Su fórmula, según Vicente, es $\text{MX}$. Argumenta si Vicente tiene razón; para ello, indica las cargas de los iones, escribe la fórmula correcta y explica cómo se relaciona esa proporción con la neutralidad del compuesto.
Fuerza de la unión y estructura del cristal
La atracción entre iones sigue la ley de Coulomb: la fuerza es mayor mientras mayores sean las cargas (y menor la distancia entre los iones).
Compara dos compuestos:
| Compuesto | Cargas | Producto de cargas |
|---|---|---|
| $\text{NaCl}$ | $+1$ y $-1$ | $1$ |
| $\text{MgO}$ | $+2$ y $-2$ | $4$ |
En $\text{MgO}$ las cargas son el doble en cada ion, así que la atracción es mucho más intensa. Por eso se espera que $\text{MgO}$ tenga una unión más fuerte que $\text{NaCl}$ y que cueste más separar sus iones.
Otra idea importante: en un compuesto iónico no hay moléculas sueltas. Cada ion se rodea de iones de carga opuesta en todas las direcciones, y se forma una red tridimensional ordenada llamada cristal. Por eso $\text{NaCl}$ no es "una pareja" de $\text{Na}^+$ y $\text{Cl}^-$: la fórmula solo indica la proporción entre iones en toda la red.
Compara la fuerza de atracción eléctrica entre los iones de $\text{NaCl}$ (iones $\text{Na}^+$ y $\text{Cl}^-$) y de $\text{MgO}$ (iones $\text{Mg}^{2+}$ y…
Compara la fuerza de atracción eléctrica entre los iones de $\text{NaCl}$ (iones $\text{Na}^+$ y $\text{Cl}^-$) y de $\text{MgO}$ (iones $\text{Mg}^{2+}$ y $\text{O}^{2-}$). Considera las cargas de los iones y la ley de Coulomb, que establece que la fuerza es mayor mientras mayores sean las cargas. Predice cuál de los dos compuestos debería tener la unión más fuerte entre sus iones y argumenta tu respuesta. Explica además por qué un cristal iónico no está formado por moléculas individuales.
Resumen
Vuelve al principio: el sodio cede su electrón de valencia al cloro. Se forman $\text{Na}^+$ y $\text{Cl}^-$, que se atraen y forman un cristal estable: la sal de mesa, muy distinta de sus elementos por separado.