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Ejemplos y propiedades de los compuestos iónicos

Propiedades de los compuestos iónicos

Los compuestos iónicos se forman cuando los iones positivos y negativos comparten electrones y forman un enlace iónico. La fuerte atracción entre los iones positivos y negativos a menudo produce sólidos cristalinos que tienen altos puntos de fusión.

Los enlaces iónicos se forman en lugar de enlaces covalentes cuando existe una gran diferencia en la electronegatividad entre los iones. El ion positivo, llamado catión, se enumera primero en una fórmula de compuesto iónico, seguido por el ion negativo, llamado anión.

Una fórmula balanceada tiene una carga eléctrica neutra o una carga neta de cero.

Un enlace iónico se forma cuando hay una gran diferencia de electronegatividad entre los elementos que participan en el enlace. Cuanto mayor es la diferencia, más fuerte es la atracción entre el ion positivo (catión) y el ion negativo (anión).

Propiedades de los compuestos iónicos

Las propiedades de los compuestos iónicos se relacionan con la fuerza con la que los iones positivos y negativos se atraen entre sí en un enlace iónico.

Los compuestos icónicos también exhiben las siguientes propiedades.

Propiedades de los compuestos iónicos
Propiedades de los compuestos iónicos

Forman cristales

Los compuestos iónicos forman redes cristalinas en lugar de sólidos amorfos. Aunque los compuestos moleculares forman cristales, con frecuencia toman otras formas. Además los cristales moleculares típicamente son más blandos que los cristales iónicos.

En un nivel atómico, un cristal iónico es una estructura regular, con el catión y el anión alternando entre sí y formando una estructura tridimensional basada principalmente en el ion más pequeño llenando uniformemente las brechas entre el ion más grande.

Tienen altos puntos de fusión y de ebullición

Se requieren altas temperaturas para superar la atracción entre los iones positivos y negativos en los compuestos iónicos. Por lo tanto, se requiere mucha energía para derretir compuestos iónicos o hacerlos hervir.

También tienen entalpías más altas de fusión y vaporización que los compuestos moleculares.

Así como los compuestos iónicos tienen altos puntos de fusión y ebullición, generalmente tienen entalpías de fusión y vaporización que pueden ser de 10 a 100 veces más altas que las de la mayoría de los compuestos moleculares.

La entalpía de fusión es el calor requerido que funde una sola mol de un sólido bajo presión constante. La entalpía de vaporización es el calor requerido para vaporizar un mol de un compuesto líquido a presión constante.

Propiedades de los compuestos iónicos
Propiedades de los compuestos iónicos

Duros y frágiles

Los cristales iónicos son duros porque los iones positivos y negativos se atraen fuertemente entre sí y son difíciles de separar. Sin embargo, cuando se aplica presión a un cristal iónico, los iones de una carga similar se pueden forzar más cerca el uno del otro.

La repulsión electrostática puede ser suficiente para dividir el cristal, por lo que los sólidos iónicos también son frágiles.

Conductores eléctricos en agua

Cuando los compuestos iónicos se disuelven en agua, los iones disociados son libres de conducir la carga eléctrica a través de la solución. Los compuestos iónicos fundidos (sales fundidas) también conducen electricidad.

Buenos aislantes

Aunque se comportan en forma fundida o en solución acuosa, los sólidos iónicos no conducen la electricidad muy bien porque los iones están fuertemente unidos entre sí.

Propiedades de los compuestos iónicos ejemplos

Los enlaces iónicos se forman entre iones de cargas opuestas. Por ejemplo, un ion de sodio con carga positiva y un ion de cloruro con carga negativa se atraen entre sí para formar cloruro de sodio (solución salina). La sal común, como muchos compuestos iónicos, no es solo un ion sodio y un cloruro; en su lugar, contiene muchos iones dispuestos en un patrón tridimensional repetitivo y predecible, que forman un cristal.

Ciertos iones se llaman electrolitos en fisiología (incluidos sodio, potasio y calcio). Estos iones son necesarios para la transmisión de los impulsos nerviosos, para las contracciones musculares y para el equilibrio hídrico. Muchas bebidas deportivas y suplementos dietéticos contienen estos iones para reemplazar los perdidos por el cuerpo al sudar durante el ejercicio.

En el enlace iónico, un electrón pasa de un reactivo a otro y se forma un nuevo compuesto. Estos compuestos consisten típicamente en un metal y un no metal y se denominan comúnmente sales. La razón por la que los compuestos iónicos están formados por metales y no metales está relacionada con la afinidad electrónica o la energía de ionización.

Para que tenga lugar una transferencia de electrones, los electrones deben liberarse fácilmente de un compañero de unión y ser absorbidos por el otro compañero de unión. La afinidad electrónica nos dice cuánto le gusta a un átomo recoger un electrón. La energía de ionización, por otro lado, muestra lo fácil que un átomo emite un electrón.

Cristales de sal
Cristales de sal

Para que se produzca la unión iónica, la afinidad electrónica de un átomo debe ser alta. Al mismo tiempo, la energía de ionización del otro átomo debe ser baja. Típicamente, muchos metales tienen una energía de ionización muy baja, mientras que muchos no metales tienen una afinidad electrónica muy alta.

Los compuestos iónicos se pueden distinguir de otros compuestos debido a muchas propiedades. Estas características incluyen:

  • Alta fragilidad
  • Alta dureza
  • Conductividad eléctrica (en solución o como fundido)

La conductividad actual es trivial, ya que los iones presentes en la fusión o solución pueden conducir electricidad. La dureza de los compuestos iónicos puede explicarse por la energía reticular relativamente alta. Dado que las atracciones entre los iones son muy fuertes, se debe suministrar mucha energía para fundir o evaporar el compuesto iónico.

Por ejemplo, el bromuro de sodio tiene un punto de fusión de 755 ° C. Las sales son particularmente frágiles porque forman una red de iones sólidos. Si incluso hay ligeros cambios dentro de esta red, los mismos iones se enfrentan entre sí, lo que se repele entre sí, lo que corresponde exactamente a la fragilidad.

Un ejemplo es la sal cristalizada que se vende como sal rosa o del Himalaya, que suele formar granos de crista de diferentes tamaños. De hecho se suelen hacer lámparas de sal con este mineral por su rigidez y por el color cálido que aporta al ser iluminado. Estas lámparas deben estar en ambientes secos porque la humedad del lugar puede hacer que se disuelvan.

Lámparas de sal
Lámparas de sal

Por qué los compuestos iónicos tienen altos puntos de fusión

Los compuestos iónicos (sales) consisten en cationes y aniones. Son frágiles, de alto punto de fusión y eléctricamente conductores solo en estado fundido o solución. Tienen un alto punto de fusión y ebullición, porque en los cristales por las fuerzas de unión no dirigidas se forma una unión relativamente estable sobre todo el cristal.

Los cationes y aniones se atraen entre sí electrostáticamente. La energía liberada por la unión de los dos tipos de iones se denomina energía reticular y es la fuerza impulsora real de la formación de sal.

La energía de la red consta de un total de 4 componentes: la energía del punto cero de los iones, las energías repulsivas entre los núcleos, por un lado, y entre las capas de electrones, por otro lado, y la energía de enlace que resulta de las fuerzas entre capas de electrones más o menos polarizables o de interacciones multipolares (para iones con distribución de carga asimétrica como NO 2 ) y finalmente, la fuerza de coulomb entre los iones con carga opuesta. La energía de la red se puede determinar empíricamente utilizando el ciclo de Born-Haber,

Otras características es que son son buenos conductores en la masa fundida o en solución. El transporte de carga es proporcionado por los iones. Se descargan en los electrodos, por lo que las sales se descomponen. Por lo tanto, se llama escalera de conductor de iones de segundo orden.

Los compuestos iónicos forman sales duras y quebradizas. Cuando se intenta deformar plásticamente un cristal, generalmente se rompe porque los iones igualmente cargados se juntan en el cristal y el enlace se disuelve. Es así que generan formaciones de cristales como un sólido.

Los cristales de iones a menudo son incoloros, ya que los electrones de valencia generalmente están fuertemente unidos y solo pueden ser excitados por fotones de mayor energía que los de la luz visible.

Las sales se disocian en sus iones correspondientes en solución acuosa. Por lo tanto, los compuestos iónicos son solubles en agua, pero en proporciones muy diferentes. Por ejemplo, el cloruro de sodio es muy soluble en agua, mientras que el cloruro de plata es casi insoluble.

Ejemplo de compuestos iónicos

Un ejemplo familiar de un compuesto iónico es la sal de mesa o el cloruro de sodio. La sal tiene un alto punto de fusión de 800ºC.

Mientras que un cristal de sal es un aislante eléctrico, las soluciones salinas (sal disuelta en agua) conducen fácilmente la electricidad. La sal fundida también es un conductor.

Si examinas los cristales de sal con una lupa, puedes observar la estructura cúbica regular resultante de la red cristalina. Los cristales de sal son duros pero a la vez frágiles: es fácil aplastar un cristal.

Aunque la sal disuelta tiene un sabor reconocible, no huele a sal sólida porque tiene una baja presión de vapor.