Iones Monoatómicos
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Iones Monoatómicos se define como una especie química, ya sea un átomo o una molécula cargada eléctricamente. Esto se debe a que ha ganado o perdido electrones.
Los iones cargados negativamente producidos por la ganancia de electrones se conoce como aniones y los cargados positiva mente por la pérdida de electrones se conocen como catones.
Cuando un átomo gana electrones el proceso se llama reducción, cuando pierde electrones se llama oxidación.
Sumario
Estructura
Los átomos son eléctricamente neutros porque el número de protones, con carga 1+, que tienen en su núcleo es igual al número de electrones, con carga 1-. El resultado es que el total de cargas positivas de los protones cancela el total de cargas negativas de los electrones, de manera que la carga neta del átomo es cero. Sin embargo, la mayoría de los átomos puede ganar o perder electrones; cuando lo hacen, el número de electrones resulta distinto al número de protones en el núcleo. A la especie química con carga resultante se le conoce como ion.
Cationes y aniones
Cuando un átomo neutro pierde uno o más electrones, el número total de electrones disminuye mientras que el número de protones en el núcleo sigue igual. El resultado es que el átomo se convierte en un catión, un ion con una carga neta positiva. El proceso opuesto también puede ocurrir. Cuando un átomo neutro gana uno o más electrones, el número de electrones aumenta mientras que el número de protones en el núcleo permanece igual. El resultado es que el átomo se convierte en un anión, un ion con una carga neta negativa. Esto se puede ilustrar al examinar algunos cationes y aniones muy simples, aquellos que se forman cuando un solo átomo de hidrógeno pierde o gana un electrón.
En la columna central, tenemos un diagrama de un solo átomo neutro de hidrógeno. Contiene un protón y un electrón, por lo tanto su carga neta es cero. Si el hidrógeno pierde su electrón, forma el catión H+. El catión H+ tiene una carga neta de 1+ por el protón en el núcleo, puesto que no hay electrones que cancelen la carga positiva. Si el hidrógeno neutro gana un electrón, forma el anión H− derecha). El anión H− tiene una carga neta de 1-, porque tiene un electrón adicional en comparación con el número total de protones.
Predicción de cargas
¿Sabías que puedes usar la tabla periódica para predecir las cargas que ciertos elementos tendrán cuando se ionicen? Esta es una herramienta muy útil y poderosa, de manera que vale la pena analizarla con detalle. En la siguiente figura se resumen las cargas comunes de los elementos en los ocho grupos o familias principales en la tabla periódica. Recuerda que los grupos periódicos se refieren a las columnas en la tabla periódica, mientras que las filas horizontales se conocen como periodos. Ten en cuenta que estas cargas solo son aplicables cuando estos elementos se encuentren en compuestos iónicos, ya que los compuestos covalentes no contienen iones.
Como regla general, los grupos de elementos principales usualmente ganarán o perderán electrones con el fin de completar el octeto de electrones de valencia. Al averiguar cuántos electrones es probable que un elemento gane o pierda para llegar a un octeto completo, podemos predecir la carga del ion. Esto requiere saber primero cuántos electrones de valencia hay en el átomo neutro.
Elementos que forman cationes
En los grupos 1, 2, 13 y 14, los elementos tienen de uno a cuatro electrones de valencia como átomos neutros y por lo general regalan estos electrones de valencia para convertirse en iones; el carbono suele ser una excepción a esta tendencia ya que también puede ganar cuatro electrones para formar el anión C4−. Puesto que el ion resultante tiene menos electrones que protones, la carga neta del ion es positiva. La magnitud de la carga es igual al número de electrones que se pierden, que es igual al número de electrones de valencia en el átomo neutro. Cuando hablamos de átomos que pierden o ganan electrones para lograr un octeto completo, también podemos pensar en este proceso como si el átomo perdiera o ganara electrones para lograr la misma configuración de electrones que el gas noble más cercano.
Elementos que forman aniones
En los grupos 15 a 17, la carga generalmente es negativa porque es más probable que estos elementos ganen electrones a que los pierdan. La carga del ion es por lo tanto igual a la magnitud del número de electrones que gana para llegar a un octeto completo de ocho electrones de valencia. Podemos calcular matemáticamente la magnitud de la carga al restarle a ocho el número de electrones de valencia en el átomo neutro. También podemos usar la tabla periódica para contar cuántas columnas a la derecha tenemos que recorrer para llegar a los gases nobles, el grupo 18, donde cada columna adyacente cuenta como un electrón que se necesita ganar para llegar al octeto completo.
Si usamos estos lineamientos para predecir la carga del ion de azufre, que está en el grupo 16, podemos predecir que la magnitud de la carga es 8−6=28-6=28−6=2, puesto que el azufre tiene seis electrones de valencia. También podemos encontrar el número de electrones de valencia al verificar el número de grupo del azufre, grupo 16, que tiene un 666 en el lugar de 111s. Eso significa que el átomo neutro de azufre tendrá que ganar dos electrones para llegar a llenar el octeto completo de ocho electrones. Por lo tanto, podemos predecir que la carga más común del ion azufre será 2-.
El metal potasio es un metal alcalino del grupo 1 y, por lo tanto, generalmente forma cationes con una carga de 1+, es decir, K+ El bromo, como halógeno del grupo 17, usualmente forma aniones con carga 1-, es decir, Br− Debido a que las cargas de estos iones son iguales y opuestas, se combinarán en una proporción de 1:1 para que sus cargas se cancelen exactamente. Por lo tanto, podemos predecir que el compuesto iónico que se forma será KBr, bromuro de potasio.
Nomenclatura de cationes
Ahora que ya sabemos que muchos de los elementos comunes adquieren cargas predecibles, consideremos cómo nombrar a los iones. Primero veremos los metales alcalinos, los elementos del grupo 1 de la tabla periódica. En la figura anterior, podemos ver que los metales alcalinos tienden a formar cationes con carga 1+. Por lo tanto, estos cationes incluyen H+. No se necesita una regla especial para nombrar este tipo de cationes. Por ejemplo, podemos referirnos al catión hidrógeno, H+, simplemente llamándolo "H más" o un "ion hidrógeno". De igual manera, un catión de sodio, Na+, se puede llamar "Na-más", o más comúnmente, un "ion de sodio". Toma en cuenta que no es necesario decir "ion de sodio uno más", porque se entiende que un ion de sodio generalmente tiene una carga 1+.
La misma lógica es aplicable a todos los demás elementos que típicamente forman cationes con una carga particular. Por ejemplo, los metales alcalinotérreos, grupo 2, forman cationes con una carga de 2+: Be2+, Mg2+. Aunque con frecuencia nos referimos a un ion Mg2+ como "magnesio dos más", podríamos simplemente decir también "ion magnesio", puesto que se entiende cuál es la carga del ion magnesio.
Nota: el análisis en esta sección es básicamente para nombrar los cationes por sí mismos,. La convención de nomenclatura será ligeramente diferente cuando el catión sea parte de un compuesto iónico. La nomenclatura de compuestos iónicos se analizará aparte más adelante.
Tipos de cationes
Hasta aquí, hemos considerado elementos que típicamente forman cationes con una carga en particular. Por ejemplo, los metales alcalinos y los alcalinotérreos usualmente forman iones 1+ y 2+ respectivamente. Sin embargo, la mayoría de los metales de transición pueden formar cationes con varias cargas. Es por eso que el bloque d de la figura de la tabla periódica arriba está marcado como "carga variable". El hierro, por ejemplo, se encuentra con frecuencia tanto como catión Fe2++, como Fe3+, y a veces también con otras cargas. Por lo tanto, el hierro es polivalente, lo que literalmente significa "muchos valores", es decir puede formar cationes con diferentes cargas.
Para los metales polivalentes, debemos especificar la magnitud de la carga del ion. Por ejemplo, tenemos que llamar al Fe2+ "hierro dos más" o "hierro dos" porque referirnos a él simplemente como "ion de hierro" no dará información suficiente para especificar el tipo de catión. La mayoría de los metales de transición, aquellos metales en el centro del bloque d de la tabla periódica, son polivalentes. Puesto que pueden formar cationes con diferentes cargas, se debe especificar la carga cuando se nombran los iones y los compuestos que los contienen. En los compuestos iónicos, la magnitud de la carga de un catión de un metal de transición generalmente se incluye con números romanos entre paréntesis después del nombre del metal, como en cloruro de cromo (II), que contiene Cr2+ (véase imagen a la derecha). En una sección aparte más adelante, se analizará cómo nombrar los compuestos iónicos que contienen metales de transición.
Nomenclatura de aniones monoatómicos
Con frecuencia, cuando nombramos aniones monoatómicos, agregamos el sufijo-uro al nombre del elemento. Dado que podemos predecir la carga en los cationes y aniones simples de acuerdo con el número del grupo del elemento, la mayoría de las veces no es necesario especificar la magnitud de la carga del anión. En la siguiente tabla se muestra cómo se aplica el sufijo al nombrar los aniones de varios elementos.
Compuestos iónicos básicos
Ahora que hemos visto las convenciones de nomenclatura de cationes y aniones, podemos analizar cómo se aplican al nombrar compuestos iónicos simples formados por iones monoatómicos. Las siguientes pautas pueden utilizarse para nombrar los compuestos iónicos:
• Siempre se nombra el anión antes que el catión; en la fórmula química, es al contrario, el catión aparecerá siempre antes del anión.
• Cuando se nombra el catión dentro de un compuesto iónico, no se incluye la palabra ion o la carga, a menos que sea un catión polivalente. Eso significa que solo tenemos que nombrar el elemento del que proviene el ion
• Cualquier compuesto iónico tendrá una carga neta de cero. Es decir, los cationes y los aniones siempre deben combinarse de manera que se cancelen sus cargas.
• El número de cationes y aniones en la fórmula debe escribirse como el mínimo valor entero posible.
Fuentes
- Energia, A. d. (26 de Febrero de 2013). Analizis de la materia y energia. Recuperado el 26 de Febrero de 2013, de Analizis de la materia y energia: * http://tutoriales.conalepqro.edu.mx/yesy/Templates/IONES%20MONOATOMICOS%20Y%20POLIATOMICOS.html
- Palmer, D. (13 de septiembre de 1997). «Hydrogen in the Universe». NASA. Consultado el 5 de febrero de 2008.
