2.8: Átomos, isótopos, iones y moléculas - iones y enlaces iónicos
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- Predecir si un elemento dado probablemente formará un catión o un anión
Iones y enlaces iónicos
Algunos átomos son más estables cuando ganan o pierden un electrón (o posiblemente dos) y forman iones. Esto da como resultado una capa de electrones más externa completa y los hace energéticamente más estables. Ahora bien, debido a que el número de electrones no es igual al número de protones, cada ion tiene una carga neta. Los cationes son iones positivos que se forman al perder electrones (ya que el número de protones es ahora mayor que el número de electrones). Los iones negativos se forman ganando electrones y se llaman aniones (donde hay más electrones que protones en una molécula). Los aniones son designados por su nombre elemental siendo alterado para terminar en “-ide”. Por ejemplo, el anión del cloro se llama cloruro, y el anión de azufre se llama sulfuro.
Este movimiento de electrones de un elemento a otro se conoce como transferencia de electrones. Como se ilustra, el sodio (Na) solo tiene un electrón en su capa externa de electrones. Se necesita menos energía para que el sodio done ese electrón que para aceptar siete electrones más para llenar la capa externa. Cuando el sodio pierde un electrón, tendrá 11 protones, 11 neutrones y sólo 10 electrones. Esto lo deja con una carga general de +1 ya que ahora hay más protones que electrones. Ahora se le conoce como un ion de sodio. El cloro (Cl) en su estado de energía más baja (llamado estado fundamental) tiene siete electrones en su capa externa. Nuevamente, es más eficiente energéticamente que el cloro gane un electrón que perder siete. Por lo tanto, tiende a ganar un electrón para crear un ion con 17 protones, 17 neutrones y 18 electrones. Esto le da una carga neta de -1 ya que ahora hay más electrones que protones. Ahora se le conoce como un ion cloruro. En este ejemplo, el sodio donará su único electrón para vaciar su caparazón, y el cloro aceptará ese electrón para llenar su caparazón. Ambos iones ahora satisfacen la regla del octeto y tienen cubiertas externas completas. Estas transacciones normalmente solo pueden realizarse simultáneamente; para que un átomo de sodio pierda un electrón, debe estar en presencia de un receptor adecuado como un átomo de cloro.
Se forman enlaces iónicos entre iones con cargas opuestas. Por ejemplo, los iones de sodio cargados positivamente y los iones de cloruro cargados negativamente se unen para formar cloruro de sodio, o sal de mesa, una molécula cristalina con carga neta cero. La fuerza de atracción que mantiene unidos los dos átomos se llama fuerza electromagnética y es responsable de la atracción entre iones con carga opuesta.
Ciertas sales son referidas en fisiología como electrolitos (incluyendo sodio, potasio y calcio). Los electrolitos son iones necesarios para la conducción del impulso nervioso, las contracciones musculares y el equilibrio hídrico. Muchas bebidas deportivas y suplementos dietéticos proporcionan estos iones para reemplazar los perdidos del cuerpo a través de la sudoración durante el ejercicio.
Puntos Clave
- Los iones se forman a partir de elementos cuando ganan o pierden un electrón haciendo que el número de protones sea desigual al número de electrones, lo que resulta en una carga neta.
- Si hay más electrones que protones (de un elemento ganando uno o más electrones), el ion se carga negativamente y se denomina anión.
- Si hay más protones que electrones (vía pérdida de electrones), el ion se carga positivamente y se llama catión.
- Los enlaces iónicos son el resultado de la interacción entre un catión cargado positivamente y un anión cargado negativamente.
Términos Clave
- ion: Un átomo, o grupo de átomos, que lleva una carga eléctrica, como los átomos de sodio y cloro en una solución salina.
- enlace iónico: Un fuerte enlace químico causado por la atracción electrostática entre dos iones con carga opuesta.