Formacion de iones y cationes
Qué es un ion
Hasta ahora sólo hemos hablado de las formas elementales de los átomos que tienen carga neutra. Esto se debe a que el número de electrones (de carga negativa) es igual al número de protones (de carga positiva). La carga total del átomo es cero, porque la magnitud de la carga negativa es igual a la magnitud de la carga positiva. Sin embargo, esta relación de cargas uno a uno no es el estado más común para muchos elementos. Las desviaciones de esta relación dan lugar a partículas cargadas llamadas iones.
En toda la naturaleza, los elementos de alta energía tienden a moverse hacia estados de menor energía. Las configuraciones de menor energía son más estables, por lo que las cosas son atraídas naturalmente hacia ellas. En el caso de los átomos, estos estados de menor energía están representados por los elementos de los gases nobles. Estos elementos tienen configuraciones electrónicas caracterizadas por subcapas s y p completas. Esto los hace estables y poco reactivos. Ya se encuentran en un estado de baja energía, por lo que tienden a quedarse como están.
Los elementos de los otros grupos tienen subcapas que no están llenas, por lo que son inestables en comparación con los gases nobles. Esta inestabilidad los lleva a los estados de energía más bajos representados por los gases nobles que están cerca en la tabla periódica. En estos estados energéticos inferiores, el nivel energético más externo tiene ocho electrones (un «octeto»). La tendencia de un átomo hacia una configuración en la que posee ocho electrones de valencia se denomina «regla del octeto».
Ejemplos de formación de iones
La carga de un electrón se considera negativa por convención y esta carga es igual y opuesta a la carga de un protón, que se considera positiva por convención. La carga neta de un ion no es cero porque su número total de electrones es desigual al número total de protones.
Un catión es un ion cargado positivamente con menos electrones que protones[2] mientras que un anión es un ion cargado negativamente con más electrones que protones[3] Las cargas eléctricas opuestas son atraídas entre sí por la fuerza electrostática, por lo que cationes y aniones se atraen entre sí y forman fácilmente compuestos iónicos.
Los iones formados por un solo átomo se denominan iones atómicos o monatómicos, mientras que dos o más átomos forman iones moleculares o iones poliatómicos. En el caso de la ionización física en un fluido (gas o líquido), se crean «pares de iones» por colisiones espontáneas de moléculas, en las que cada par generado está formado por un electrón libre y un ion positivo[4] Los iones también se crean por interacciones químicas, como la disolución de una sal en líquidos, o por otros medios, como el paso de una corriente continua a través de una solución conductora, disolviendo un ánodo por ionización.
Se forma un ion quizlet
La mayoría de los átomos no tienen ocho electrones en su capa de electrones de valencia. Algunos átomos tienen sólo unos pocos electrones en su capa exterior, mientras que a otros les faltan sólo uno o dos electrones para tener un octeto. En los casos en los que un átomo tiene tres o menos electrones de valencia, el átomo puede perder esos electrones de valencia con bastante facilidad hasta que lo que queda es una capa inferior que contiene un octeto. Los átomos que pierden electrones adquieren como resultado una carga positiva porque se quedan con menos electrones cargados negativamente para equilibrar las cargas positivas de los protones en el núcleo. Los iones con carga positiva se llaman cationesUn ion con carga positiva.. La mayoría de los metales se convierten en cationes cuando forman compuestos iónicos.
Algunos átomos tienen casi ocho electrones en su capa de valencia y pueden ganar electrones de valencia adicionales hasta tener un octeto. Cuando estos átomos ganan electrones, adquieren una carga negativa porque ahora poseen más electrones que protones. Los iones con carga negativa se llaman anionesUn ion con carga negativa.. La mayoría de los no metales se convierten en aniones cuando forman compuestos iónicos.
Cómo se forman los iones
En las reacciones químicas ordinarias, el núcleo de cada átomo (y, por tanto, la identidad del elemento) permanece inalterado. Sin embargo, los electrones pueden añadirse a los átomos por transferencia desde otros átomos, perderse por transferencia a otros átomos o compartirse con otros átomos. La transferencia y el reparto de electrones entre los átomos rigen la química de los elementos. Durante la formación de algunos compuestos, los átomos ganan o pierden electrones y forman partículas cargadas eléctricamente llamadas iones (Figura 1).
Figura 1. (a) Un átomo de sodio (Na) tiene el mismo número de protones y electrones (11) y no tiene carga. (b) Un catión de sodio (Na+) ha perdido un electrón, por lo que tiene un protón más (11) que electrones (10), lo que le confiere una carga global positiva, señalada con un signo más en superíndice.
Se puede utilizar la tabla periódica para predecir si un átomo formará un anión o un catión, y a menudo se puede predecir la carga del ion resultante. Los átomos de muchos metales del grupo principal pierden suficientes electrones para dejarlos con el mismo número de electrones que un átomo del gas noble anterior. Por ejemplo, un átomo de un metal alcalino (grupo 1) pierde un electrón y forma un catión con una carga 1+; un metal alcalinotérreo (grupo 2) pierde dos electrones y forma un catión con una carga 2+, y así sucesivamente. Por ejemplo, un átomo de calcio neutro, con 20 protones y 20 electrones, pierde fácilmente dos electrones. El resultado es un catión con 20 protones, 18 electrones y una carga 2+. Tiene el mismo número de electrones que los átomos del gas noble anterior, el argón, y se simboliza como Ca2+. El nombre de un ion metálico es el mismo que el del átomo de metal del que se forma, por lo que el Ca2+ se llama ion calcio.
