de electrones de un átomo a otro

OBJETIVO DE APRENDIZAJE: Discutir la formación de un enlace iónico y el cambio químico que resulta del enlace.

Los metales tienden a formar cationes (iones cargados positivamente) y los no metales forman aniones (iones cargados negativamente) para lograr una estructura electrónica de valencia estable. Para muchos elementos este nivel de valencia estable contiene ocho electrones (dos s y seis p) idénticos a la con guración electrónica de valencia de los gases nobles. Los átomos experimentan reordenamientos de la estructura electrónica para reducir su energía potencial química (o para volverse más estables). Estos reordenamientos se logran al perder, ganar o compartir electrones con otros átomos. Por ejemplo, un átomo de hidrógeno podría aceptar un segundo electrón y alcanzar una estructura electrónica igual a la del gas noble helio. Un átomo de úor podría ganar un electrón y alcanzar una estructura electrónica como la del neón. Un átomo de sodio podría perder un electrón para alcanzar una estructura de electrones como la del neón. Muchos elementos, especialmente los representativos, tienden a alcanzar una estructura electrónica externa como la de los gases nobles químicamente estables. Con excepción del helio, esta estructura estable consta de electrones en el nivel de energía más externo (tabla 2.1).

Observemos las estructuras electrónicas del sodio y el cloro para ver cómo cada elemento puede alcanzar una estructura de electrones en su nivel de energía más externo. Un átomo de sodio tiene 11 electrones: en el primer nivel de energía, en el segundo nivel de energía y 1 en el tercer nivel de energía. Un átomo de cloro tiene 17 electrones: en el primer nivel de energía, en el segundo nivel de energía y 7 en el tercer nivel de energía. Si un átomo de sodio trans ere o pierde su electrón 3s, su tercer nivel de energía queda vacante y se convierte en un ion de sodio con una con guración electrónica idéntica a la del gas noble neón. Este proceso requiere energía:

Un átomo que ha perdido o ganado electrones tendrá una carga positiva o negativa, dependiendo de qué partículas (protones o electrones) estén en exceso. Recuerde que una partícula cargada o un grupo de partículas se llama ion.

Al perder un electrón cargado negativamente, el átomo de sodio se convierte en una partícula cargada positivamente conocida como ion sodio. La carga +1 resulta porque el núcleo todavía con-

TABLA 2.1 Disposición de los electrones en los gases nobles

*Cada gas, excepto el helio, tiene electrones en su nivel de energía más externo.

tiene 11 protones cargados positivamente y los orbitales electrónicos contienen solo 10 electrones cargados negativamente. La carga se indica con un signo más (+) y se escribe como un superíndice después del símbolo del elemento (Na+).

Un átomo de cloro con 7 electrones en el tercer nivel de energía necesita 1 electrón para emparejarse con su único electrón 3p no emparejado para alcanzar la estructura electrónica exterior estable del argón. Al ganar un electrón, el átomo de cloro se convierte en un ion cloruro (Cl ), una partícula cargada negativamente que contiene 17 protones y 1 electrones. Este proceso libera energía: 17 +

Considere la posibilidad de que los átomos de sodio y cloro reaccionen entre sí. El electrón 3s del átomo de sodio se trans ere al orbital 3p medio lleno del átomo de cloro para formar un ion sodio positivo y un ion cloruro negativo. El compuesto cloruro de sodio resulta porque los iones Na+ y Cl se atraen fuertemente entre sí por sus cargas electrostáticas opuestas. La fuerza que mantiene unidos a los iones de carga opuesta se denomina enlace iónico:

La reacción química entre el sodio y el cloro es muy vigorosa y produce un calor considerable además de la sal formada. Cuando se libera energía en una reacción química, los productos son más estables que los reactivos. Tenga en cuenta que en el NaCl ambos átomos alcanzan una estructura electrónica de gas noble.

El cloruro de sodio está formado por cristales cúbicos en los que cada ion de sodio está rodeado por 6 iones cloruro y cada ion cloruro por 6 iones sodio, excepto en la super cie del cristal (ver foto). Un cristal visible es un agregado dispuesto regularmente de millones de estos iones, pero la proporción de iones de sodio a cloruro es de 1:1, de ahí la fórmula NaCl. La disposición de la red cristalina cúbica del cloruro de sodio se muestra en la gura 2.1.

Estos pequeños cristales de NaCl muestran la estructura cúbica ilustrada en la gura .1.

Figura 2.1 Cristal de cloruro de sodio. El diagrama representa un pequeño fragmento de cloruro de sodio que forma cristales cúbicos. Cada ion sodio está rodeado por 6 iones cloruro y cada ion cloruro está rodeado por 6 iones sodio. Los diminutos cristales de NaCl muestran la estructura cristalina cúbica de la sal.