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CHEMISTRY / CHEMICAL BONDS 02

Un electrón se mueve. Aparecen dos iones.

El sodio reacciona con fuerza con el agua y el cloro gaseoso es tóxico. Sin embargo, el cloruro de sodio que forman es la sustancia principal de la sal de mesa. ¿Por qué el resultado es tan distinto de las sustancias originales? Poner simplemente dos sustancias una al lado de la otra no explica ese cambio. Para ver qué ocurre hay que entrar en sus átomos y seguir una partícula diminuta: un electrón.

En un átomo, los protones llevan carga positiva y los electrones, carga negativa. Si los números son iguales, se compensan y el átomo queda neutro. Coloca un átomo de sodio junto a uno de cloro en el modelo y cuenta los dos tipos de partículas. Las capas del modelo atómico ayudan a localizar los electrones externos. Ahora haz que un electrón pase del sodio al cloro. Antes de memorizar las cargas resultantes, comprueba qué ha ganado o perdido cada átomo. Volver a contar nos permite explicar esas cargas por nosotros mismos.

Un átomo cargado es un ion. Estos dos iones tienen ahora cargas opuestas y se atraen, igual que las cargas opuestas en la página de la ley de Coulomb. Este es nuestro punto de partida para un enlace iónico. Un grano de sal contiene muchas más de una pareja, sin embargo. Cuando esta transferencia esté clara, ampliaremos la vista a la red cristalina y examinaremos los vecinos de cada ion.

01Empecemos por una regularidad empírica: la regla del octeto

En muchos átomos, ocho electrones en la capa más externa forman una disposición estable habitual, la regla del octeto. Esta regla nos ayuda a estimar la proporción de los elementos en un compuesto; no se trata de que los átomos quieran completar ocho. El hidrógeno se estabiliza con dos electrones, y también hay muchas otras excepciones.

Na + Cl → Na⁺ + Cl⁻28 electrones en total, incluidos los que están en tránsito
NaCl2 · 8 · 12 · 8 · 711 p⁺núcleo17 p⁺núcleo11 protones · 11 electrones17 protones · 17 electronesDiagrama de conteo de electrones: los círculos no son órbitas reales y los tamaños no están a escala
El electrón que se transfiereLos demás electrones
Las capas del sodio contienen 2, 8 y 1 electrones; las del cloro, 2, 8 y 7. Mira solo la capa más externa: el sodio puede perder su electrón más externo y el cloro puede ganar uno para completar ocho.

02¿De dónde vienen los signos + y −?

Un protón lleva +e y un electrón lleva −e; el neutrón no tiene carga neta. El número positivo e se llama carga elemental: la cantidad de carga que lleva un protón o un electrón. Sumemos todas las cargas: si el número de protones y el de electrones coinciden, se cancelan; si no coinciden, queda una carga neta. La carga neta es (número de protones − número de electrones) multiplicado por una carga elemental; en otras palabras, si falta un electrón, sobra una carga positiva.

e=1.602176634×10−19 CQ=(Np−Ne)e\begin{gathered}e=1.602176634\times10^{-19}\,\mathrm{C}\\ Q=(N_p-N_e)e\end{gathered}
QQCarga eléctrica neta
La carga total resultante de sumar todas las cargas positivas y negativas; se mide en culombios (C).
NpN_pNúmero de protones
El número de protones. Cada uno aporta +e.
NeN_eNúmero de electrones
El número de electrones. Cada uno aporta −e.
eeCarga elemental
Una cantidad positiva de carga: 1.602176634×10−19 C1.602176634 \times 10^{-19}\ \mathrm{C}. Esta carga es diminuta: 10⁻¹⁹ significa 1 dividido entre 10 diecinueve veces, así que el primer 1 aparece en el decimonoveno decimal; escrito como decimal es aproximadamente 0,00000000000000000016 culombios.

Na → Na⁺ + e⁻

QNa+=(11−10)e=+eQ_{\mathrm{Na^+}}=(11-10)e=+e

Al perder un electrón negativo, aparece una carga positiva adicional.

Cl + e⁻ → Cl⁻

QCl−=(17−18)e=−eQ_{\mathrm{Cl^-}}=(17-18)e=-e

Al ganar un electrón negativo, aparece una carga negativa adicional.

Cómo leer estos símbolos

NpN_p y NeN_e son el número de protones y de electrones. En esta fórmula, CC representa la unidad de carga culombio, no el carbono. Na⁺ significa +1 carga elemental, no +1 culombio.

03La sal es una red cristalina, no pares aislados de Na–Cl

El enlace iónico es la atracción electrostática entre iones de signo opuesto en todo el sólido. En el interior de un cristal de cloruro de sodio, cada Na⁺ tiene seis Cl⁻ vecinos más cercanos, y cada Cl⁻ tiene seis Na⁺ vecinos más cercanos. Gira el fragmento para encontrar las seis conexiones doradas alrededor del Na⁺ interior seleccionado.

Un fragmento de la red de NaClNa⁺ seleccionado · Seis vecinos más próximos
Na⁺ → 6 Cl⁻Tap an ion to inspect its six neighbours. At the edge, the model extends the selected shell.
Arrastra para girar · las flechas también giran · Home restablece la vista
Na⁺Cl⁻Conexiones con los vecinos más cercanos

Lo que se cuenta aquí es una contabilidad de electrones y cargas, no la ruta microscópica real de la reacción entre el sodio metálico y el cloro gaseoso. La trayectoria de transferencia y los límites de las esferas son esquemáticos. El NaCl es un sólido iónico extendido; la fórmula NaCl indica una proporción de iones 1∶1, no una molécula independiente.

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