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Los iones y los enlaces químico

Contenido: Introducción. Iones y moléculas.  Iones. Moléculas. Moléculas compuestas. Función de los átomos. Distribución electrónica y formación de enlaces. La estructura de Lewis. ¿Cómo escribir las estructuras de Lewis?. Enlace iónico.

Introducción

Desde los albores de la historia el hombre ha querido entender la naturaleza de los compuestos para poder sujetarlos a su voluntad. Conforme logro el conocimiento de las formulas, de las leyes que rigen las combinaciones, la química ha permitido que la humanidad disfrute de innumerables ventajas materiales, aunque a veces vayan acompañadas de un deterioro ecológico, que suele ser consecuencia de un uso inadecuado de dichos compuestos químicos.

La estructura y propiedades de, un compuesto químico comprenden interacciones entre moléculas, átomos y iones. Por todo lo anterior es muy importante la comprensión de esta unidad, en la cual se trataran los cambios electrónicos que nos dan distintos tipos de fuerzas de unión o enlace, los métodos de nomenclatura para nombrar los diferentes compuestos que resulten de estas uniones.

Iones y moléculas

Sabemos que el átomo es la muestra representativa más pequeña de un elemento. La mayor parte de la materia se compone de iones y moléculas, que se forman a partir de los átomos.

Es necesario describir los iones y las moléculas con el propósito de relacionar estos términos con los enlaces químicos de los compuestos.

Iones

- Un átomo que ha perdido o ganado electrones se denomina ion monoatómico.
- Un catión es un ion que posee carga eléctrica positiva como resultado de la perdida de uno o varios electrones por el elemento, y un anión que posee carga eléctrica negativa como resultado de la ganancia de uno o varios electrones por el elemento.
-
Los elementos electropositivos tienden a ceder electrones para formar aniones.

La electropositividad o electronegatividad de un elemento depende de su estructura electrónica y se puede deducir aplicando la regla del octeto.

La fórmula de un ion monoatómico se establece de la siguiente manera.

1. Se escribe el símbolo del elemento.
2. En la parte superior y a la derecha se coloca el signo + (catión) o -(anión).
3. Si la carga del ion es mayor que l, se escribe el número de electrones perdidos o ganados antes del signo.

Los iones poliatómicos son grupos de elementos que en conjunto han cedido o aceptada varios electrones.

Sus fórmulas se establecen en el orden convencional.

1. Se escribe el índice representativo abajo y a la derecha de cada elemento siempre y cuando este sea mayor que 1.
2. Se escribe arriba y a la derecha de la fórmula del grupo el signo de la carga eléctrica antecediendo por el valor numérico de esta si dicho valor es menor que 1.
Ejemplos: NH4+, CO32-, Mn04-, OH-.

Moléculas

Una molécula es un conjunto de dos o más átomos estrechamente unidos. Hay muchos elementos que se encuentran en la naturaleza de forma molecular; es decir dos o más átomos del mismo tipo están enlazados entre sí.

Por ejemplo el oxígeno que es un molécula diatómica y está representada por la formula química (posteriormente veremos las estructuras de las formulas químicas de los compuestos orgánicos) O2.

El subíndice de la formula nos dice que hay dos átomos de oxígeno en la molécula los compuestos moleculares formados por moléculas contiene más de un tipo de átomo. De acuerdo a lo anterior las moléculas pueden ser sencillas o compuestas.

Moléculas sencillas, son aquellas de un átomo o la asociación de átomos de un solo tipo en número variable (O2, O3, etc.).
La fórmula de una molécula sencilla consta del símbolo de un solo elemento; pero para diferenciarla de la fórmula del elemento se indica el número de átomos asociados para formar la molécula, mediante un índice que se anota a la derecha y debajo de símbolo.

Moléculas compuestas

Son aquellas formadas por la asociación de átomos de diferentes tipos en proporciones variables, sencillas y compuestas.
Los elementos se pueden combinar entre ellos para formar un número ilimitado de moléculas compuestas.

Las combinaciones entre los elementos son posibles: cuando las sumas de las valencias de los elementos electropositivos es igual a la valencias de los elementos electronegativos, y/o cuando la suma de la carga de los cationes es igual a la suma de la carga de los aniones para que la molécula sea eléctricamente neutra.

Enlaces químicos

Para describir los enlaces químicos, es conveniente representarlas estructuras electrónicas de los átomos enlazantes a través de la regla del octeto y la estructura de Lewis.

Además es necesario saber que electronegatividad tienen los átomos, ya que esta propiedad nos indica el tipo de enlace que se forma entre los átomos enlazantes. La regla del octeto se enuncia así:

“cuando se forma un enlace químico, los átomos reciben o comparten electrones de tal forma que la capa más externa de cada átomo contenga ocho electrones, y así adquiere la estructura electrónica del gas noble más cercano al sistema periódico”.

Aunque esta regla no es general, es útil para explicar los enlaces de los elementos correspondientes a los primeros periodos de la tabla.

Función de los átomos

- El átomo de sodio cede un electrón y se transforma en ion sodio. Este último presenta la estructura electrónica del Neón.
- Otros átomos, por el contrario, ganan electrones para cumplir la regla del octeto. Por ejemplo: el Cloro, el Bromo y el Oxígeno.

Los elementos de la tabla periódica, al no tener el número de electrones que llevan los gases nobles, son inestables. Algunos átomos neutros para lograr estabilidad deben asociarse o enlazarse con otros átomos para ganar, ceder o compartir electrones y completar de esta forma un número que indique estabilidad.

Los halógenos se encuentran localizados de tal manera que cada uno de ellos precede a un gas noble. El Fluor precede al Neón, el Cloro al Argón y así sucesivamente. Los átomos de halógenos son inestables. Para lograr estabilidad deben ganar un electrón. Si lo gana serán estables como iones monovalentes negativos: -1.

Por su parte los elementos del Grupo Ia, llamados metales alcalinos, logran estabilidad al perder un electrón. Así adquieren la configuración del gas noble más cercano.
Cuando pierden un electrón pasan de átomos neutros inestables a iones monova1entes positivos estables: + 1.

Distribución electrónica y formación de enlaces

Las reacciones químicas y la consecuente formación de enlaces, están íntimamente relacionadas con el número de electrones presentes en cada átomo y la forma en cómo están distribuidos. En el universo todos los sistemas tienden a la estabilidad, lo cual se logra adquirir un estado de energía potencial mínimo.

El grupo VIIIa de la tabla periódica está formado por un conjunto homogéneo de elementos llamados gases nobles, cuyo parecido radica ñeque están libres en la naturaleza; rara vez se combinan con otros elementos para formar moléculas en general, los elementos de este grupo son estables en forma individual como un solo átomo.

Si los gases nobles son elementos insociables, que no buscan el acercamiento a otros, es porque son estables como átomos neutros. Ello se debe a que su número de electrones les confiere estabilidad. Los átomos que tengan 2, 10, 18, 36, 54 u 86 electrones serán estables.

La estructura de Lewis

- La estructura de Lewis permite ilustrar en forma sencilla los enlaces químicos.
- En ella, el símbolo del elemento está rodeado de puntos o pequeñas cruces que corresponden al número de electrones presentes en la capa de valencia. Por ejemplo: El Sodio posee una distribución electrónica 2.8.1, donde se destaca un solo electrón de valencia.
- La estructura de Lewis para este átomo es:
- El punto puede ubicarse a la izquierda, a la derecha, arriba o abajo del símbolo
- El átomo de Cloro posee una distribución electrónica 2.8.7.

¿Cómo escribir las estructuras de Lewis?

Lee con atención las reglas para escribir las estructuras de Lewis:

-
Escribir el número total de electrones de valencia. es decir, del último nivel de energía.
- Para cada enlace formado se debe considerar dos electrones.
- Todos los átomos deben tener ocho electrones alrededor para completar el octeto. El hidrógeno debe tener sólo.

Enlace iónico

El enlace iónico se forma cuando un átomo que pierde electrones relativamente fáciles (metal) reacciona con otro que tiene una gran tendencia a ganar electrones (no metal). E] átomo que pierde electrones se denomina catión y e] átomo que, gana electrones se denomina anión; el catión y el anión son iones.

Enlace covalente

-
Cuando los átomos que forman un enlace comparten electrones se forma un enlace covalente.
- Los enlaces covalentes se forman entre elementos que tienen poca diferencia de electronegatividad principalmente los no metálicos. Explica por qué el enlace covalente es propio de este tipo de elementos.

En 1916, Lewis publicó un artículo denominado: "El átomo y la molécula", en el cual dio a conocer la existencia del enlace covalente, el cual se producía cuando dos átomos compartían electrones entre sí.

Enlace covalente doble

Hasta ahora hemos analizado la formación de enlaces sencillos, es decir, aquellos en los que se comparte un solo par de electrones entre los átomos. Hay enlaces en donde se presenta la compartición de dos pares de electrones en forma simultánea.

El enlace covalente coordinado


Cuando el par de electrones compartidos pertenece a uno solo de los átomos, se presenta un enlace covalente coordinado. El átomo que aporta el par de electrones se llama donador y el que los recibe, receptor o aceptor. El enlace en este caso se simboliza con una flecha que señala al átomo receptor del par de electrones.

Fuente:  Apuntes de la materia de química general /  unideg

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