Enlace químico y estructura de la materia · El enlace químico
Estabilidad de átomos e iones
Al ver los letreros de neón sobre la avenida 18 de Julio, en Montevideo, el gas brilla solo, como átomos sueltos. En cambio, nunca vas a encontrar sodio metálico suelto en el salero del asado: ahí está combinado con cloro como sal fina. 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 ponés sodio metálico en contacto con cloro gaseoso, reaccionan con violencia y desprenden luz y calor hasta formar sal fina ($\text{NaCl}$). Para volver a separar esa sal en sus elementos hay que fundirla y aplicarle electricidad. Los átomos aislados "prefieren" agruparse (se dice que así son más estables) 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.
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En la naturaleza apenas se encuentran átomos aislados: salvo los gases nobles, los elementos se presentan formando compuestos o metales. a) Explicá 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) Explicá 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) Enunciala 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) Enunciala con tus palabras.
b) ¿A qué electrones del átomo se refiere?
c) ¿Qué configuración alcanzan los átomos cuando la cumplen? Poné un ejemplo de elemento que ya la tenga de forma natural.
Un átomo es neutro: tiene tantos protones (+) como electrones (−). Si gana o pierde electrones, queda con carga y se llama ion.
Ajustá los electrones de este modelo de Bohr del sodio: con 11 protones y 11 electrones tenés el átomo neutro; con 10 obtenés 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 $+2$.
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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) Definí qué es un catión y qué es un anión.
b) Indicá el signo de la carga de cada tipo de ion.
c) ¿Es el ion $\text{Na}^+$ un catión o un anión? Razoná 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) Escribí el proceso como una semirreacción: $\text{Mg} \rightarrow \text{Mg}^{2+} + \ldots$ (completá 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? Justificala contando protones y electrones.
Una partícula contiene $12$ protones y $10$ electrones. a) Calculá su carga neta. b) ¿Es un átomo neutro, un catión o un anión? c) Identificá el elemento y escribí el…
Una partícula contiene $12$ protones y $10$ electrones.
a) Calculá su carga neta.
b) ¿Es un átomo neutro, un catión o un anión?
c) Identificá el elemento y escribí el símbolo del ion.
Para predecir el ion: escribí la distribución por niveles, contá los electrones del último nivel y decidí si es más corto perder o ganar.
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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? Justificala contando protones y electrones.
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.
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Una partícula contiene $12$ protones y $10$ electrones. a) Calculá su carga neta. b) ¿Es un átomo neutro, un catión o un anión? c) Identificá el elemento y escribí el…
Una partícula contiene $12$ protones y $10$ electrones.
a) Calculá su carga neta.
b) ¿Es un átomo neutro, un catión o un anión?
c) Identificá el elemento y escribí el símbolo del ion.
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
Para arrancarle el primer electrón al sodio hacen falta $496\ \text{kJ/mol}$. Al ion $\text{Na}^+$ arrancarle otro cuesta $4{,}562\ \text{kJ/mol}$, 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 $\text{Mg}^{3+}$.
Resumen
Volvé 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 fina.
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