¿Qué son los Iones? | Definición, tipos y ejemplos

Definición de iones

Todo está hecho de átomos. Los átomos pueden ser neutros, cargados positivamente o negativamente. Los átomos con carga positiva y negativa se llaman iones.

Las moléculas son dos o más átomos que están unidos entre sí. Los átomos de una molécula pueden ser iguales, como en el gas hidrógeno {eq}(H_{2}) {/eq}, o diferentes, como en el agua {eq}(H_{2}O) {/eq}. Los compuestos deben estar formados por al menos dos átomos diferentes que estén unidos entre sí. Tanto los compuestos como las moléculas pueden llevar una carga positiva o negativa. Cuando lo hacen, también se consideran iones. La carga de un átomo o molécula afecta cómo se comportará en presencia de otras partículas y cómo se unirá.

Tipos de iones

Los iones positivos y negativos tienen nombres especiales. Los iones positivos se llaman cationes y los iones negativos se llaman aniones. Algunas formas de recordar cuál es cuál son pensar en el prefijo “anti”, que generalmente tiene una connotación negativa, al igual que un anión tiene carga negativa, o mirar la ‘t’ en medio del catión como un signo +..

Como se analizó en una sección anterior, los iones pueden ser átomos individuales, moléculas o compuestos.

• Los iones monoatómicos están formados por un átomo con carga ({eq}H^+, Cl^- {/eq}).

• Los iones poliatómicos son grupos de átomos unidos entre sí que tienen una carga general positiva o negativa ({eq}OH^-, NH_3^+ {/eq}).

Estos aniones y cationes, ya sean monoatómicos o poliatómicos, reaccionarán de manera similar entre sí si tienen la misma carga. Un catión {eq}H^+ {/eq} formará un enlace con un anión {eq}Cl^- {/eq} para formar HCl o cloruro de hidrógeno. Un catión {eq}H^+ {/eq} también reaccionará con un ion flúor ({eq}F^- {/eq}) para formar HF o fluoruro de hidrógeno. El ion hidrógeno reaccionará de la misma manera con el anión flúor y el anión cloro porque ambos aniones tienen la misma carga.

Predicción de iones

La tabla periódica de elementos está organizada teniendo en cuenta muchos criterios. En esta lección, la atención se centrará en en qué columna o grupo se encuentra un elemento en particular.

Rieles

• Cada elemento del grupo 1, bajo H, se considera un metal alcalino. Todos tienen un electrón de valencia (exterior). La inestabilidad de ese electrón externo significa que todos estos elementos prefieren ser un catión +1. Eso les permite la configuración electrónica del gas noble anterior.
• El grupo 2 está formado por los metales alcalinotérreos. Todos estos elementos suelen formar cationes +2. Perderán o renunciarán a ambos electrones de la capa exterior para volverse más estables químicamente.
• Los grupos 3 a 12 se denominan metales de transición y forman cationes +2, +3 y, a veces, +4. Existe una notación especial para distinguir qué ion se ha formado un metal: se asigna un número romano según la carga. El hierro (Fe) puede formar cationes de hierro (II) o hierro (III). El hierro (II) tiene una carga +2 y el hierro (III) tiene una carga +3.

No metales

Los no metales suelen ganar electrones para estabilizarse y convertirse en aniones. Se necesitará menos energía para ganar electrones para ser como el gas noble en su período en lugar de perder electrones para tener una estructura electrónica del gas noble anterior como la que tienen los metales. Por ejemplo, el flúor está a un electrón de tener una estructura electrónica como el neón, pero a 7 de ser como el gas anterior, el helio.

• El grupo 17 se llama halógenos. Flúor, cloro, bromo y yodo. (El antimonio es un metaloide y no está incluido en este grupo). Todos los elementos de este grupo forman aniones -1.
• El grupo 16 es el grupo de oxígeno. Los no metales son el oxígeno, el azufre y el selenio. A los no metales les gusta ganar dos electrones y convertirse en aniones -2.
• El grupo 15 es el grupo del nitrógeno: nitrógeno y fósforo. Forman -3 aniones.
• Los no metales del grupo 14 están formados únicamente por carbono. El carbono tiene cuatro electrones de valencia, por lo que puede convertirse en un ion +4 o -4. Es uno de los elementos más versátiles que se conocen. Actúa como metal o no metal, según la situación.

Enlaces iónicos

Los enlaces iónicos son enlaces formados entre aniones y cationes. Un catión metálico y un anión no metálico se atraen electrostáticamente entre sí debido a sus afinidades electrónicas y cargas. Estas afinidades forman enlaces químicos entre iones. Cualesquiera que sean los iones que se unan en el enlace, la carga general del compuesto será neutra.

El cloruro de magnesio es un compuesto iónico común que se utiliza para salar las carreteras durante el invierno. El magnesio forma un catión +2 ya que cede sus dos electrones de valencia. El cloro es un halógeno, recibe un electrón. Por cada catión Mg, se necesitan 2 aniones Cl-. Entonces, la estructura química del cloruro de magnesio es {eq}MgCl_2 {/eq}. La carga neta total de este compuesto es (0).

{eq}Mg^{2+} + 2Cl^- \rightarrow MgCl_2 {/eq}

Observe que hay la misma cantidad de átomos en los lados derecho e izquierdo de la ecuación química. La materia no se puede crear ni destruir; Independientemente de los reactivos que haya, los productos deben tener la misma cantidad de átomos.

A veces, el anión o catión es un compuesto y en sí mismo. {eq}ClO^{-} {/eq} es un ejemplo. El cloro y el oxígeno se unen covalentemente (comparten electrones), pero el compuesto todavía tiene carga, por lo que es un anión. Luego, este puede unirse a otro ion, formando un compuesto iónico con carga neutra.

{eq}Li^+ + ClO^- \rightarrow LiClO {/eq}

El hipoclorito de litio se utiliza en piscinas como aditivo de cloro.

Ejemplos de iones

Los compuestos iónicos son bastante comunes. Algunas son estructuras simples con dos o tres átomos, otras son muy complejas con múltiples compuestos unidos tanto covalente como iónicamente.

Catión	Anión	Estructura química	Nombre común
H+	Cl-	HCl	ácido clorhídrico
Li+	hermano	LiBr	bromuro de litio
k+	I-	KI	yoduro de potasio

Los compuestos iónicos con halógenos abundan en la naturaleza. Como los halógenos son muy reactivos, forman enlaces fácilmente. Lo mismo ocurre con los metales alcalinos. El NaCl es la principal sal del océano. La sal de roca, los descongelantes y los ácidos de alta potencia como el HF y el HCl se forman a partir de halógenos. Los iones de sodio, potasio y yodo son importantes para el funcionamiento del cuerpo humano. Permiten que los canales se abran y cierren en las membranas celulares. El bicarbonato de sodio ({eq}HCO_3^- {/eq}) es un compuesto iónico que fermenta los productos horneados. El cianuro {eq}(CN^{-}) {/eq} es un veneno de acción rápida que se utiliza en trampas para roedores. La lejía (hipoclorito de sodio) es un compuesto iónico hecho de Na+ y {eq}ClO^{-} {/eq}. Mata las bacterias y deja un olor espantoso. El peróxido de hidrógeno ({eq}H_2O_2 {/eq}) limpia heridas y desinfecta.

Resumen de la lección

Los iones se forman cuando un átomo cede o toma un electrón, dándole una carga electrostática general. Un ion quedará cargado positivamente cuando pierda un electrón o negativamente cuando gane un electrón.

• Los cationes son iones cargados positivamente.
• Los aniones son iones cargados negativamente.

Los iones pueden ser átomos individuales, moléculas o compuestos.

• las moleculas son dos del mismo atomo unidos entre si
• Los compuestos son dos o más átomos diferentes unidos entre sí.
• Los iones monoatómicos solo tienen un átomo.
• Los iones poliatómicos son más de un átomo unido entre sí que tienen una carga neta.

Cada átomo está formado por las mismas partes. El núcleo contiene protones y neutrones, mientras que los electrones orbitan en patrones y capas específicos.

• Los neutrones son neutros o no tienen carga.
• los protones estan cargados positivamente
• los electrones estan cargados negativamente
• No se eliminan protones para formar un ion, solo electrones.

Hay algunos átomos, concretamente los gases nobles, que no participan en enlaces con otros átomos. Son inertes.

Los enlaces iónicos ocurren entre cationes metálicos y aniones no metálicos. Ambos pueden ser átomos individuales o compuestos grandes.

• Mientras la carga total de un compuesto sea neutra, será estable
• el número de cargas positivas y negativas es el mismo en un compuesto neutro
• El número de átomos de los reactivos tiene que ser igual al número de átomos de los productos.
• Usando la tabla periódica, es posible predecir qué tipo de ion formará un elemento.

Todos los días se utilizan muchos compuestos iónicos. Algunos se encuentran en casa, otros en un laboratorio u hospital y otros se encuentran en la naturaleza. Los iones y compuestos iónicos son importantes en las funciones vitales.

Un poco más sobre los iones

Definición de un ion

Recapitulemos algunas cosas que probablemente aprendiste hace mucho tiempo. Hay 3 partículas subatómicas que se encuentran en los átomos de un elemento. Son los protones con carga positiva, los electrones con carga negativa y los neutrones, que no tienen carga. Los elementos normalmente tienen la misma cantidad de protones y electrones en cada uno de sus átomos. Siendo este el caso, los átomos de los elementos son neutros, lo que significa que no tienen carga neta positiva o negativa.

Hay algunos casos en los que un átomo puede tener una carga positiva o negativa. Cuando el átomo tiene carga, ahora se le conoce como ion. Los átomos recogerán o perderán electrones, lo que crea esta carga. Los electrones se mueven para alcanzar el objetivo de tener una capa más externa completa dentro del átomo para ser estables.

Formación y tipos de iones

Los protones cargados positivamente siempre permanecen iguales en un átomo. Los electrones cargados negativamente, sin embargo, pueden pasar de un átomo a otro. Los iones se forman cuando un átomo pierde o gana electrones. Veamos esto de otra manera por un minuto. Está tomando una decisión y está sopesando sus pros y sus contras. Las ventajas son positivas y las desventajas son negativas. Estás en un punto de tu lista en el que tienes la misma cantidad de pros que de contras. Esto sería lo mismo que ocurre normalmente en el átomo.

De repente, piensas en otra estafa para agregar a la lista. Ahora tienes 1 desventaja más que ventajas. Esto hace que la decisión sea más negativa que positiva. Lo mismo sucede cuando un átomo gana un electrón. Ahora tiene más partículas cargadas negativamente que partículas cargadas positivamente. Un átomo con carga negativa ahora se ha convertido en un ion conocido como anión.

Después de pensar aún más las cosas, te das cuenta de que ya tienes una solución para la estafa que acabas de agregar, así que la borras. Has vuelto a estar en paz con tu decisión. Luego ves que también se ha resuelto otra estafa, así que la borras también. Ahora tienes 1 pro más que contras. En este punto, la decisión es más positiva que negativa. Esto es lo mismo que el átomo neutro que pierde un electrón cargado negativamente. Ahora tiene más partículas cargadas positivamente que negativamente. Un átomo cargado positivamente que ahora se ha convertido en ion se conoce como catión.

Ejemplos de iones

Hay varios iones que se encuentran comúnmente. Veamos primero algunos aniones comunes. El hidrógeno suele tener 1 protón y 1 electrón. A veces gana un electrón de modo que tiene 2 electrones y todavía solo 1 protón. Ahora es un anión llamado hidruro.

También hay un ejemplo que usas todas las mañanas. Quizás esté familiarizado con una sustancia llamada fluoruro. Esto se encuentra en su pasta de dientes. El fluoruro es cuando el flúor ha ganado un electrón. El flúor tiene 9 protones y electrones hasta que gana un electrón y se convierte en fluoruro con 10 electrones y 9 protones.

A veces se gana más de un electrón. El nitrógeno tiende a ganar hasta 3 electrones para darle un total de 10 electrones, pero todavía tiene solo los 7 protones habituales. Esto significa que el ion tiene una carga neta de -3. El ion nitrógeno ahora se llama nitruro.

También suelen aparecer muchos iones positivos. El litio, algo que se ve en las baterías, que por cierto se llaman baterías de iones de litio, suele tener 3 protones y electrones. Pierde 1 electrón y luego tiene una carga neta de +1. A diferencia de los aniones, el nombre no cambia cuando un átomo pasa de ser neutro a ser catión.

El hierro es un átomo que puede perder múltiples electrones y tiene diferentes iones. Cuando el hierro pierde 2 electrones, tiene una carga neta de +2 y se llama hierro (II). Cuando el hierro pierde 3 electrones, tiene una carga neta de +3 y se llama hierro (III).

El hidrógeno es un caso especial porque gana o pierde electrones por igual. Entonces, además del anión hidruro, también hay un catión de hidrógeno. Cuando el hidrógeno pierde su único electrón, tiene una carga positiva +1.

Resumen de la lección

Los átomos contienen protones, partículas subatómicas con carga positiva; neutrones, partículas subatómicas sin carga; y los electrones, partículas subatómicas con carga negativa. Los iones son átomos que han perdido o ganado electrones y, por tanto, tienen carga neta. Un átomo que ha ganado electrones y tiene carga negativa es un anión. Un átomo que ha perdido electrones y tiene carga positiva es un catión. Los átomos ganan o pierden electrones para volverse más estables al tener una capa de electrones más externa completa. Ejemplos de aniones incluyen hidruro, fluoruro y nitruro. Ejemplos de cationes incluyen litio, hierro (II) y hierro (III) e hidrógeno. La carga neta del átomo es igual al número de electrones perdidos o ganados.