¿Cómo se puede comprobar la fortaleza del enlace iónico?
Respuestas a la pregunta
El enlace iónico se da entre elementos metálicos (electropositivos) y elementos no metálicos (electronegativos). Por ejemplo, las combinaciones de metales alcalinos y alcalinotérreos (los dos primeros grupos de la tabla periódica) y los halógenos (F, Cl, Br…) forman compuestos típicamente iónicos. Como su propio nombre indica, un compuesto iónico presenta un enlace que se da por atracción electrostática entre iones: entre cationes procedentes del metal, de carga positiva, y aniones procedentes del no metal, de carga negativa.
¿Cómo es posible que estos compuestos formen iones? Bueno, podríamos decir de forma genérica que los metales tienen cierta tendencia a ceder electrones y los no metales tienen cierta tendencia a captarlos. Aunque, como explicaremos en el vídeo el proceso es endotérmico (hay que aportar energía para formar los iones), éste aumento energético se verá compensado por la posterior formación de una red cristalina.
Consideremos el cloruro sódico, NaCl, la sal común (sal de cocina). El sodio es un metal alcalino que tiene, por tanto, un electrón en la capa de valencia. El cloro es un halógeno que tiene 7 electrones en la capa de valencia. Así, sus respectivas configuraciones electrónicas son:
Na (Z = 11): 1s2 2s2 2p6 3s1
Cl (Z = 17): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Como vemos, si el sodio pierde un electrón, quedará como catión sodio, Na+, y adquirirá la configuración electrónica del gas noble anterior, el neón. Por su parte, el cloro, muy electronegativo, tiene 7 electrones en la última capa. No tiene sentido pensar que pierda 7 electrones, sino que capta uno (el electrón que cede el sodio) para dar el anión cloruro y quedar, también, con una configuración electrónica de gas noble, en este caso la del argón. Recordemos que la configuración electrónica de un gas noble, con 8 electrones en la última capa, es muy estable, por lo que el Na+ y el Cl- también son muy estable. Tendremos, por tanto:
Configuraciones electrónicas del sodio y el catión sodio. El catión ha perdido el electrón 3s.
Configuración electrónica del sodio y del catión sodio (ha perdido el electrón 3s).
Configuraciones electrónicas cloro y anión cloruro. El cloruro ha captado un electrón en la última capa.
Configuración electrónica del cloro y del anión cloruro (ha ganado un electrón en un orbital 3p).
Al número de electrones que un metal cede o un no metal capta en la formación de un compuesto iónico se le llama valencia iónica o electrovalencia.
Por tanto, en la formación de un compuesto iónico el metal cede electrones, quedando como un catión, y el no metal capta electrones, quedando como un anión. Los cationes y aniones formados se mantienen después unidos entre sí por atracción electrostática, formando una red cristalina altamente ordenada.
En realidad, el paso de Na a Na+ y de Cl a Cl- es un proceso globalmente desfavorable (endotérmico) según vemos en los siguientes valores de energía:
Ecuación del proceso de ionización del sodio
Ecuación de la afinidad electrónica del cloro
A pesar de que hemos dicho que los metales tienen tendencia a ceder electrones y los no metales a captarlos, se puede observar en los datos previos que para obtener un mol de Na+ y un mol de Cl- hay que aportar una energía global de 146 kJ /mol (495 – 349). Este aporte energético inicial se ve compensado por la posterior formación de un compuesto en forma de red, que constituye el compuesto iónico. En la formación del compuesto iónico se desprende una cantidad muy grande de energía, que recibe el nombre de energía reticular.
Así, la energía reticular, representada como Ur , se define como la energía desprendida cuando se forma un mol de compuesto iónico a partir de los iones en estado gaseoso:
Formación de cloruro sódico: desprendimiento de la energía reticular
¿Qué significa que sea una red cristalina? Significa que es una estructura sólida altamente ordenada, formada por cationes y aniones siempre en la misma proporción (la proporción estequiométrica para mantener la neutralidad eléctrica) y en las mismas posiciones fijas. Las posiciones fijas establecidas para los cationes y los aniones dependen del tipo de red iónica que tengamos. No todas las redes iónicas son iguales, tenemos distintos tipos de