Al ver los letreros de neón de la carrera Séptima, en Bogotá, el gas brilla solo, como átomos sueltos. En cambio, nunca vas a ver sodio metálico suelto en el salero del almuerzo del domingo: ahí está combinado con cloro como sal de mesa, la misma que se extrae en las salinas de Manaure. Casi todos los elementos terminan enlazados con otros átomos. ¿Por qué el neón se queda solo y el sodio y el cloro no?
Por qué se enlazan los átomos
Si pones sodio metálico en contacto con cloro gaseoso, reaccionan con violencia y desprenden luz y calor hasta formar sal de mesa ($\text{NaCl}$). Para volver a separar esa sal en sus elementos hay que fundirla y aplicarle electricidad (como en la Catedral de Sal de Zipaquirá, donde la sal se encuentra ya formada en la roca). Los átomos aislados "prefieren" agruparse porque así el conjunto tiene menos energía, y la materia tiende a la energía mínima.
La profundidad del pozo (la diferencia entre los átomos separados y el mínimo) es la energía de enlace: la energía mínima que hay que aportar para separar de nuevo a los átomos. Una molécula estable tiene menos energía que los mismos átomos por separado.
Practica★☆☆Sin empezar
En la naturaleza apenas se encuentran átomos aislados: salvo los gases nobles, los elementos se presentan formando compuestos o metales. a) Explica qué significa que un…
En la naturaleza apenas se encuentran átomos aislados: salvo los gases nobles, los elementos se presentan formando compuestos o metales.
a) Explica qué significa que un átomo sea «estable» y qué ganan los átomos al enlazarse unos con otros.
b) ¿Qué ocurre con la energía del conjunto cuando los átomos forman un enlace? ¿Aumenta o disminuye?
La regla del octeto guía la química de la mayoría de los elementos. a) Enúnciala con tus palabras. b) ¿A qué electrones del átomo se refiere? c) ¿Qué configuración…
La regla del octeto guía la química de la mayoría de los elementos.
a) Enúnciala con tus palabras.
b) ¿A qué electrones del átomo se refiere?
c) ¿Qué configuración alcanzan los átomos cuando la cumplen? Pon un ejemplo de elemento que ya la tenga de forma natural.
Ajusta los electrones de este modelo de Bohr del sodio: con 11 protones y 11 electrones tienes el átomo neutro; con 10 obtienes el ion $\text{Na}^+$, con la misma capa de valencia que el neón.
La carga neta de una partícula es (número de protones) − (número de electrones). Por ejemplo, una partícula con 12 protones y 10 electrones tiene carga $+2$.
Practica★☆☆Sin empezar
Cuando el sodio se combina con el cloro, cada átomo de sodio cede un electrón y se convierte en el ion $\text{Na}^+$. El esquema representa la cesión del electrón. a)…
Cuando el sodio se combina con el cloro, cada átomo de sodio cede un electrón y se convierte en el ion $\text{Na}^+$. El esquema representa la cesión del electrón.
a) Define qué es un catión y qué es un anión.
b) Indica el signo de la carga de cada tipo de ion.
c) ¿Es el ion $\text{Na}^+$ un catión o un anión? Razona la respuesta.
El magnesio ($Z = 12$) reacciona perdiendo electrones y formando el ion $\text{Mg}^{2+}$. a) ¿Cuántos electrones pierde cada átomo de magnesio? b) ¿Cuántos electrones…
El magnesio ($Z = 12$) reacciona perdiendo electrones y formando el ion $\text{Mg}^{2+}$.
a) ¿Cuántos electrones pierde cada átomo de magnesio?
b) ¿Cuántos electrones tiene en total el ion formado?
c) Escribe el proceso como una semirreacción: $\text{Mg} \rightarrow \text{Mg}^{2+} + \ldots$ (completa el número de electrones que se liberan).
El cloro ($Z = 17$) del agua de las piscinas actúa como desinfectante y, al reaccionar, cada átomo gana un electrón formando el ion $\text{Cl}^{-}$. a) ¿Cuántos…
El cloro ($Z = 17$) del agua de las piscinas actúa como desinfectante y, al reaccionar, cada átomo gana un electrón formando el ion $\text{Cl}^{-}$.
a) ¿Cuántos electrones tiene el ion cloruro?
b) ¿Es un catión o un anión?
c) ¿Cuál es su carga eléctrica neta? Justifícala contando protones y electrones.
Una partícula contiene $12$ protones y $10$ electrones. a) Calcula su carga neta. b) ¿Es un átomo neutro, un catión o un anión? c) Identifica el elemento y escribe el…
Una partícula contiene $12$ protones y $10$ electrones.
a) Calcula su carga neta.
b) ¿Es un átomo neutro, un catión o un anión?
c) Identifica el elemento y escribe el símbolo del ion.
Para predecir el ion: escribe la configuración, cuenta los electrones de valencia y decide si es más corto perder o ganar. El número de electrones de valencia se puede representar con puntos alrededor del símbolo (estructura de Lewis): cada punto solo es un electrón de valencia, y los puntos sin pareja indican cuántos enlaces suele formar el átomo (el Cl tiene 7 electrones de valencia y 1 desapareado, forma 1 enlace; el O tiene 6 y 2 desapareados, forma 2).
Compuestos iónicos y neutralidad
Cuando un metal cede electrones y un no metal los acepta, los iones de carga contraria se atraen. El compuesto resultante es eléctricamente neutro: la suma de las cargas positivas y negativas debe ser cero. Así se deduce la fórmula.
Especies isoelectrónicas y tamaño de los iones
Ampliación: esta sección va un poco más allá del programa de grado octavo.
El ion $\text{O}^{2-}$ mide $140\ \text{pm}$ de radio y el ion $\text{Mg}^{2+}$ apenas $72\ \text{pm}$, aunque ambos tienen los mismos 10 electrones. ¿Por qué dos especies con la misma corteza tienen tamaños tan distintos?
Por qué hay un límite: energía de ionización
Ampliación: esta sección va un poco más allá del programa de grado octavo.
Para arrancarle el primer electrón al sodio hacen falta $496\ \text{kJ/mol}$. Al ion $\text{Na}^+$ arrancarle otro cuesta $4562\ \text{kJ/mol}$, casi diez veces más. Por eso no existe el $\text{Na}^{2+}$ en los compuestos. ¿Por qué la energía se dispara de golpe?
Este modelo representa al $\text{Mg}^{2+}$: quedan dos capas completas, como el neón. Arrancar un tercer electrón sería romper esa capa interna, y por eso el magnesio no forma $\text{Mg}^{3+}$.
Nota: la regla del octeto es una guía, no una ley, pero funciona para la gran mayoría de los compuestos comunes.
Resumen
Vuelve al principio: el neón ya tiene su octeto y se queda solo; el sodio y el cloro, al intercambiar un electrón, alcanzan el octeto, bajan su energía y quedan unidos como sal de mesa.
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