4.7: ¿Qué enlaces son iónicos y cuáles son covalentes?

Las celdas contienen mucha agua. Uno de los papeles del agua es disolver diferentes materiales. Por ejemplo, hay muchos compuestos iónicos diferentes (sales) en las células. Los iones se utilizan para mantener los potenciales celulares y son importantes en la señalización celular y la contracción muscular.

¿Cómo se puede saber si un compuesto es iónico o covalente?

No hay una respuesta simple a esta pregunta. Muchos vínculos están en algún punto intermedio. En un enlace covalente polar, un par de electrones se comparte entre dos átomos para cumplir con sus octetos, pero los electrones se encuentran más cerca de un extremo del enlace que del otro. Hay más carga negativa hacia un extremo del bono, y eso deja más carga positiva en el otro extremo.

Observar los valores de electronegatividad de diferentes átomos nos ayuda a decidir qué tan uniformemente se comparte un par de electrones en un enlace. La electronegatividad aumenta hacia la esquina superior derecha de la tabla periódica debido a una combinación de factores de carga nuclear y blindaje. Los átomos en la esquina superior derecha de la tabla periódica tienen una mayor atracción sobre sus electrones de unión compartidos, mientras que los de la esquina inferior izquierda tienen una atracción más débil por los electrones en enlaces covalentes.

En un enlace carbono-oxígeno, más electrones serían atraídos por el oxígeno porque está a la derecha del carbono en su fila en la tabla periódica. Compuestos como, éter dimetílico, CH _{3 OCH 3}, son un poco polares. El formaldehído, CH ₂ O, es aún más polar. Los electrones en los enlaces pi se mantienen más flojamente que los electrones en los enlaces sigma, por razones que involucran la mecánica cuántica. Eso permite que el oxígeno tire de los electrones hacia él más fácilmente en un enlace múltiple que en un enlace sigma.

Izquierda: dipolo neto y dipolo individual en dimetil éter. Derecha: dipolo neto de formaldehído, de mayor tamaño que el del éter dimetílico.

No todas las polaridades son fáciles de determinar al mirar la tabla periódica. La dirección del dipolo en un enlace boro-hidrógeno sería difícil de predecir sin buscar los valores de electronegatividad, ya que el boro está más a la derecha pero el hidrógeno está más arriba. Al final resulta que el hidrógeno es ligeramente negativo.

Un enlace es iónico si la diferencia de electronegatividad entre los átomos es lo suficientemente grande como para que un átomo pueda alejar completamente un electrón del otro. Esa situación es común en compuestos que combinan elementos del borde izquierdo de la tabla periódica (sodio, potasio, calcio, etc.) con elementos en la esquina extrema superior derecha de la tabla periódica (más comúnmente oxígeno, flúor, cloro). El cloruro de sodio es un compuesto iónico.

Muchos enlaces pueden ser covalentes en una situación e iónicos en otra. Por ejemplo, el cloruro de hidrógeno, HCl, es un gas en el que el hidrógeno y el cloro están unidos covalentemente, pero si el HCl se burbujea en agua, se ioniza completamente para dar el H+ y Cl- de una solución de ácido clorhídrico. Incluso en HCl gaseoso, la carga no se distribuye uniformemente. El cloro es parcialmente negativo y el hidrógeno es parcialmente positivo.

El hidróxido de potasio, KOH, contiene un enlace que es covalente (O-H) y otro que es iónico (K-O). El hidrógeno es complicado porque está en la parte superior de la tabla periódica así como en el lado izquierdo. Simplemente es lo suficientemente electropositivo para formar enlaces iónicos en algunos casos. Simplemente es lo suficientemente electronegativo para formar enlaces covalentes en otros casos.

Iones de hidróxido de potasio. El potasio tiene electronegatividad de 0.9; el oxígeno tiene electronegatividad de 3.5; el hidrógeno tiene electronegatividad de 2.2.

En KOH, el enlace K-O es iónico porque la diferencia en la electronegatividad entre el potasio y el oxígeno es grande. La diferencia en electronegatividad entre oxígeno e hidrógeno no es pequeña. Un enlace O-H a veces puede ionizarse, pero no en todos los casos.

A veces la ionización depende de qué más esté pasando dentro de una molécula. Debido a que el enlace K-O en el hidróxido de potasio es iónico, el enlace O-H no es muy probable que se ionice. Ya hay una carga negativa en el oxígeno. La separación de carga cuesta energía, por lo que es más difícil poner una segunda carga negativa en el oxígeno ionizando también el enlace O-H. Frecuentemente las primeras ionizaciones en moléculas son mucho más fáciles que las segundas ionizaciones.

Ejercicio\(\PageIndex{1}\)

Predecir la dirección de polaridad en un enlace entre los átomos en los siguientes pares:

a) azufre-oxígeno b) silicio-flúor

c) hidrógeno-sodio d) cloro-aluminio

Contestar

Debido a que es tan común que un elemento del extremo izquierdo de la tabla periódica esté presente como catión, y que los elementos de la extrema derecha llevan carga negativa, muchas veces podemos suponer que un compuesto que contenga un ejemplo de cada uno tendrá al menos un enlace iónico.

Ejercicio\(\PageIndex{2}\)

Dibujar estructuras de los siguientes compuestos. Cada uno contiene al menos un anión y catión.

a) KBr b) LiOH c) KNO ₃ d) MgSO ₄ e) Na ₃ PO ₄ f) Na ₂ SO ₃

g) LiClo ₄ h) NaClO ₃ i) KNO ₂ j) Ca (ClO ₂) ₂ k) Ca ₂ SiO ₄ l) Na ₃ PO ₃

m) NaOCl n) Mg ₂ SnO ₄

Contestar

Ejercicio\(\PageIndex{3}\)

El ion amonio, NH ₄ ⁺, es un ion molecular común. Dibujar estructuras para los siguientes compuestos que incluyan este ion.

a) NH ₄ Cl b) (NH ₄) ₂ CO ₃ c) (NH ₄) ₃ PO ₃ d) NH ₄ CH ₃ CO ₂ e) NH ₄ HSO ₄

Contestar

Ejercicio\(\PageIndex{4}\)

Muchos aniones tienen nombres que te dicen algo sobre su estructura.

Tabla con nombres de aniones

prefijo o sufijo	significado común	nombre de ejemplo	fórmula de ejemplo
-ide	átomo está presente como anión	cloruro	Cl ^-
-ate	átomo está presente como un oxianión; generalmente una forma común	clorato	ClO 3 ^-
-ite	átomo está presente como un oxianión, pero con menos oxígenos (o menor “estado de oxidación”) que otra forma común	clorito	ClO 2 ^-
per-	átomo está presente como un oxianión, pero con incluso más oxígenos que la forma “-ato”	perclorato	ClO 4 ^-
hipo	átomo está presente como un oxianión, pero con incluso menos oxígenos que la forma “-ite”	hipoclorito	ClO ^-

Usando la tabla como guía, proponga nombres para los siguientes aniones:

a) Br ^- b) O ^2- c) F ^- d) CO ₃ ^{2 -} (oxianión común) e) NO ₃ ^- (oxianión común) f) NO ₂ ^-

g) S ^2- h) SO ₄ ^{2 -} (oxanina común) i) SO ₃ ^{2 -} j) SO ₅ ^{2 -} k) C ^4- l) N ^3- m) Como ^{3 -}

n) PO ₄ ^{3 -} (oxianión común) o) PO ₃ ^{3 -} p) I ^- q) IO ₃ ^- (oxianión común) r) IO ₄ ^-

Contestar a

bromuro

Respuesta b

óxido

Respuesta c

fluoruro

Respuesta d

carbonato

Respuesta e

nitrato

Respuesta f

nitrito

Respuesta g

sulfuro

Respuesta h

sulfato

Contestar i

sulfito

Responder j

persulfato

Responder k

carburo

Contesta l

nitruro

Contestar m

arseniuro

Responder n

fosfato

Responder o

fosfito

Responder p

yoduro

Contestar q

yodato

Responder r

periodato