2.2 El enlace: formación

Curiosidad

 

fuerza electrostática
Imagen de Dna-Dennis en Wikimedia. CC.

Sabes que cuando frotamos un bolígrafo con un paño, puede atraer pequeños trozos de papel. Los cuerpos sin frotar poseen el mismo número de protones que de electrones y se dice que son eléctricamente neutros. Sin embargo, cuando frotamos dos cuerpos puede producirse una transferencia de electrones entre ellos, ganándolos uno y perdiéndolos el otro. Por ejemplo, si una varilla de plástico se frota con un paño de lana, algunos electrones pasan del paño a la varilla. Cuando el proceso ha terminado la lana tiene un exceso de carga positiva, y la varilla, un exceso de carga negativa. En este caso, decimos que los dos cuerpos se han electrizado.

El primer estudio cuantitativo de las fuerzas eléctricas fue realizado por Coulomb en 1784. Tras una serie de experimentos llegó a la conclusión de que la fuerza de atracción o repulsión entre dos cuerpos electrizados:

  • Disminuye con el cuadrado de la distancia. Es decir, si la distancia entre dos cargas aumenta al doble la fuerza entre ellas se reduce a la cuarta parte.
  • Depende del grado de electrización de los cuerpos y del medio en que estuviesen las cargas. A mayor electrización de los cuerpos, mayor fuerza eléctrica entre ellos.
 

Las sustancias iónicas se forman al transferirse electrones de un metal, que produce iones positivos, a un no metal, que da lugar a iones negativos. La cantidad de electrones intercambiados depende del número de electrones que sobran o faltan para completar la capa más externa en cada átomo.

Por ejemplo, ya hemos visto que el sodio tiene 2 electrones en el primer nivel, 8 en el segundo y 1 en el tercero (Na: 2,8,1). Le sobra, por tanto, un electrón para tener su último nivel completo como el Ne. En cambio, el cloro (Cl: 2,8,7) tiene 7 electrones en su último nivel y necesita un electrón para tener los mismos electrones que el argón. Por eso, cada átomo de Na transfiere un electrón a un átomo de Cl y se forman los iones Na+ (2,8) y Cl- (2,8,8), que son más estables que los átomos que los originan.

 

 

cristal de NaCl

Imagen de H. Hoffmeister en Wikimedia. CC

Formación de estructuras gigantes

Es importante que tengas en cuenta que no se forma un solo ion de cada tipo sino que se forma una gran cantidad de iones de ambos tipos, que interaccionan eléctricamente entre ellos, atrayéndose los de carga de distinto signo y repeliéndose los de carga del mismo signo. Todos esos iones se ordenan regularmente en una estructura gigante o cristal de forma cúbica, de manera que cuantos más iones se formen, porque se pone a reaccionar más cloro y más sodio, mayor será el cristal.

Si te fijas en el dibujo de la derecha verás que cada ion Na+ está rodeado de 6 iones Cl- y viceversa. 

El tipo de ordenación de los iones se reproduce a escala macroscópica: observa los cristales de la imagen de la derecha, que tienen formas diferentes según sea la ordenación de los iones a escala microscópica.

Imagen de Dr T en Wikimedia. CC

Si todavía no te ha quedado claro cómo se forma el enlace iónico, puedes ver el siguiente vídeo.

Importante

Llamamos enlace iónico a la unión, mediante fuerzas electrostáticas, de los iones que se forman cuando los átomos de un metal ceden electrones a los átomos de un no metal. Dichas fuerzas, obligan a los iones a distribuirse en el espacio siguiendo un orden, formando estructuras gigantes o cristales.

Curiosidad

 Imagen de JJ Harrison en  Wikimedia. CC

 

Ya sabes que las sustancias iónicas están constituidas por iones ordenados formando estructuras gigantes o cristales. Pero, ¿cómo se produce esa ordenación? Podemos suponer que los iones son esferas que están apiladas en el espacio originando los distintos tipos de cristales. Los iones del mismo signo (generalmente los aniones que suelen tener mayor tamaño), se apilan de manera que estén lo más cerca posible, como las naranjas de la fotografía, quedando entre ellos huecos que son ocupados por los iones de signo contrario (los cationes).

Las estructuras de los cristales pueden ser de distinto tipo dependiendo de la carga de los iones y de su tamaño. A continuación se representan algunas de ellas:

     
 Estructura tipo NaCl  Estructura tipo CsCl  Estructura tipo Fluorita  Estructura tipo Blenda
 Dominio público