Como ya sabemos, los átomos están formados por partículas subatómicas. De los tres tipos de partículas subatómicas, únicamente los neutrones no poseen carga eléctrica. En cambio, los protones tienen carga eléctrica positiva mientras que los electrones tienen carga negativa. Solo los electrones, que ocupan la periferia del átomo, pueden ser transferidos de un átomo a otro, mientras que los protones del núcleo mantienen su número estable. En esta lección de unPROFESOR veremos qué sucede cuando los átomos o las moléculas ganan o pierden electrones. Es decir, veremos la definición y los ejemplos de iones positivos o negativos.
¿Qué son los iones? Definición fácil
Un ion es cualquier átomo o molécula con carga eléctrica neta. Es decir, se trata de un átomo o conjunto de átomos enlazados entre sí, cuyas cargas eléctricas no están compensadas. Esta descompensación de cargas se produce cuando uno o varios electrones se incorporan o abandonan un átomo o conjunto de átomos.
Los iones son pues átomos o moléculas con carga, debido a la ganancia o pérdida de electrones (partículas subatómicas con carga negativa y masa despreciable).
Tipos de iones: monoatómicos y poliatómicos
Si tenemos en cuenta la composición de los iones, se distinguen dos tipos: los iones monoatómicos y los iones poliatómicos.
- Como su nombre indica, los iones monoatómicos aquellos que están formados por un único átomo.
- Los compuestos iónicos o iones poliatómicos son aquellos en los que los átomos están unidos covalentemente (compartiendo uno o varios pares de electrones en el enlace) presentando un número de neutrones en la molécula distinto al número total de electrones.
- Los iones poliatómicos suelen contener oxígeno y acostumbran a tener una estructura con un átomo central alrededor del cual se disponen los restantes elementos que forman la molécula.
- La carga de los iones monoatómicos de los elementos representativos (familias 1 y 2 de la tabla y familias de la 13 a la 17 de la tabla periódica) puede deducirse fácilmente si se conoce su ubicación dentro de la tabla periódica. En estos casos los átomos ganan o pierde electrones con el fin de alcanzar, en su capa de valencia, la configuración del gas noble de su periodo (s2p6), o lo que es lo mismo, cumplir la regla del octeto.
Formación de los iones: electroafinidad y la electronegatividad
La capacidad de átomos o moléculas para formar iones viene determinada por dos propiedades periódicas: la electroafinidad y la electronegatividad. Ambas propiedades incrementan su valor a lo largo de un periodo y disminuyen a medida que descendemos a lo largo de un grupo o familia de la tabla periódica.
La electroafinidad, también llamada afinidad electrónica, es una propiedad atómica que se define como la capacidad de un átomo para atraer electrones. En el caso de los compuestos se define una propiedad similar denominada electronegatividad que se define como la capacidad de un átomo de atraer los electrones cuando forma un enlace con otro átomo. Ambas propiedades definen pues, la tendencia de un elemento para captar o perder electrones.
Los enlaces iónicos
En su forma sólida, los iones forman compuestos o cristales iónicos (sales), formados por la combinación de iones de distinto signo unidos entre sí por medio de enlaces iónicos. El ejemplo más conocido de este tipo de compuestos es la sal común (Cloruro de sodio: NaCl).
El enlace iónico consiste en uniones de iones de signo distinto mediante fuerzas de atracción electroestática (atracción entre cargas de signo opuesto). Intervienen en este tipo de enlaces, elementos cuya electronegatividad o electroafinidad es muy distinta (elementos metálicos y no-metálicos). En la mayoría de casos, estos compuestos iónicos son solubles en agua y otros disolventes polares.
En disoluciones acuosas, los compuestos iónicos se disocian en iones libres, que reciben el nombre de electrolitos, dado que su presencia en la disolución hace que el agua se comporte como conductor eléctrico.
¿Cuáles son los iones negativos? Con ejemplos
Los iones negativos reciben el nombre de aniones. Se trata en todos los casos de átomos de elementos no-metálicos o moléculas que contienen elementos no-metálicos. Estos elementos se caracterizan por tener una electroafinidad y una electronegatividad muy altas. Es decir se trata de iones formados por elementos con una elevada tendencia a captar electrones.
Aniones monoatómicos: definición y ejemplos
Son los aniones formados por átomos de elementos no-metálicos (grupos 13 a 17 de la tabla periódica), que han ganado uno o más electrones. Estos aniones tienen en común la estructura electrónica de gas noble (s2p6) en su capa de electrones más externa (capa de valencia).
Ejemplos:
- Ion cloruro: Cl-
- Ion fluoruro: F-
- Ion ioduro: I-
- Ion sulfuro: S-2
- Ion nitruro: N-3
Aniones poliatómicos: definición y ejemplos
Son iones de carga negativa formados por dos o más átomos de elementos no-metálicos unidos por enlace covalentes. Son los iones poliatómicos más comunes. Los aniones poliatómicos más comunes son los oxoaniones, que están formados por un átomo central no-metálico y contienen oxígeno.
En general, se considera que se trata de compuestos químicos obtenidos cuando un compuesto de carácter ácido, pierde uno o más protones (H+). Estos aniones poliatómicos pueden conservar algún hidrogeno en su estructura lo que les confiere un cierto carácter ácido (capacidad de ceder protones).
Ejemplos:
- Ion nitrato: NO3-
- Ion permanganato: MnO4-
- Ion fosfato: PO4-3
- Ion hidrogenocarbonato o bicarbonato: HCO3-
- Ion sulfito: SO3-2
¿Qué son los iones positivos? Con ejemplos
Los iones positivos reciben el nombre de cationes. Se trata, en casi todos los casos, de átomos de elementos metálicos o moléculas que contienen elementos metálicos. Estos elementos se caracterizan por tener una electroafinidad y una electronegatividad muy bajas, por lo que muestran una clara tendencia a perder electrones.
Cationes monoatómicos: definición y ejemplos
Son iones con carga positiva (debido a la pérdida de electrones) formados por un único atómo de un elemento metálico. En este caso, el catión se forma por la pérdida de electrones que permiten al elemento vaciar su capa electrónica más externa y adquirir configuración de gas noble (s2p6) del nivel inferior. Son el tipo de catión más común.
Ejemplos:
- Catión hidrogeno o hidrón (también llamado protón): H+
- Catión sodio: Na+
- Catión hierro (III) o catión férrico: Fe+3
- Catión calcio: Ca+2
- Catión cobre (II) o cúprico: Cu+2
Cationes poliatómicos: definición y ejemplos
Los cationes poliatómicos son los formados por dos o más átomos. Son poco comunes, los más abundantes son los llamados cationes homopoliatómicos que son los que contienen más de un átomo de un mismo elemento, en el caso del ion trihidrógeno, se trata de una de las moléculas más abundantes del universo. Los cationes poliatómicos formados por átomos de elementos distintos no son habituales pero se caracterizan por la presencia de hidrógeno y se considera que se originan cuando un compuesto de carácter básico capta un protón (H+).
Ejemplos:
- Catión amonio: NH4+
- Catión oxonio: HO3+
- Catión fosfonio: PH3+
- Catión trihidrógeno o hidrógeno molecular protonado: H3+
- Catión dimercurio: Hg2+2
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Alejandrina Gallego Picó, Rosa Mª Garcinuño Martínez, Mª José Morcillo Ortega, Miguel Ángel Vázquez Segura. (2018) Química básica. Madrid: Uned