Enlace iónico

Cada ion sodio de un cristal de sal tiene exactamente seis vecinos cloruro, todos a 282 pm.

Mira granos de sal de mesa con una lupa y verás que muchos son cubitos. Esa forma es una pista de lo que pasa por dentro. El cloruro de sodio no está formado por moléculas separadas. Es una red tridimensional regular de iones sodio e iones cloruro que se alternan en todas las direcciones, y el cubo que ves es esa red repetida muchos millones de veces.

Dar y tomar electrones

Un átomo de sodio tiene 11 electrones distribuidos 2, 8, 1. Su único electrón externo está poco sujeto, así que el sodio puede perderlo y quedarse con la capa completa del neón. Con 11 protones pero solo 10 electrones, se convierte en un ion positivo, Na⁺. Un átomo de cloro tiene 17 electrones distribuidos 2, 8, 7: le falta uno para completar la capa. Toma un electrón y se convierte en Cl⁻, con 18 electrones como el argón. La electronegatividad del sodio es 0.93 y la del cloro, 3.16. Con una diferencia tan grande, el electrón no se comparte: cambia de dueño.

Las cargas opuestas se atraen, y esa atracción es el enlace iónico. No apunta en una sola dirección. Cada Na⁺ atrae a todos los Cl⁻ que lo rodean, y cada Cl⁻ a todos los Na⁺. La forma más estable de empaquetarlos es la estructura de sal gema que muestra el modelo: cada ion tiene seis vecinos de carga opuesta, situados arriba, abajo, a la izquierda, a la derecha, delante y detrás, a 90° entre sí. La distancia entre los centros vecinos es de 282 pm, la mitad de los 564 pm de arista del cubo que se repite.

Escribir la fórmula

Como no hay moléculas separadas, la fórmula de un compuesto iónico solo indica la proporción de iones. NaCl significa un sodio por cada cloro. Las cargas deben sumar cero. El magnesio forma Mg²⁺, así que necesita dos iones cloruro: MgCl₂. El aluminio forma Al³⁺ y el oxígeno forma O²⁻; los números enteros más pequeños que equilibran +3 y −2 son dos aluminios y tres oxígenos, Al₂O₃. Los metales del grupo 1 forman iones 1+, los del grupo 2 forman 2+, los no metales del grupo 17 forman 1− y los del grupo 16 forman 2−.

Qué hace el enlace iónico a las propiedades

Cada ion está sujeto por muchos vecinos, así que separar el cristal requiere mucha energía. El cloruro de sodio se funde a 801 °C, mucho más que la temperatura de un horno de cocina. La sal sólida no conduce la electricidad, porque los iones están fijos en su sitio. Si la fundes o la disuelves en agua, los iones pueden moverse y el líquido conduce. Los cristales iónicos también son frágiles. Golpea con fuerza un cristal de sal y una capa se desliza; de pronto quedan enfrentadas cargas iguales, se repelen y el cristal se parte por una cara plana.

Los iones no tienen el mismo tamaño que los átomos de los que vienen. Al perder su capa externa, el sodio se encoge hasta un radio iónico de unos 102 pm, mientras que el electrón de más hace crecer al cloruro hasta unos 181 pm. En el modelo compacto, los grandes iones cloruro verdes ocupan casi todo el espacio y los pequeños iones sodio morados se acomodan en los huecos entre ellos.

Cuando la sal se disuelve en agua, la red se deshace ion a ion. Las moléculas de agua se agolpan alrededor de cada ion: los extremos de oxígeno, ligeramente negativos, miran hacia los Na⁺ y los extremos de hidrógeno, ligeramente positivos, hacia los Cl⁻. Así rodeados, los iones se alejan del cristal y se reparten por el agua. Como los iones disueltos pueden moverse, el agua salada conduce la electricidad, y esa es una de las razones por las que los aparatos eléctricos y el agua de mar son una mezcla peligrosa. En la unidad sobre polaridad verás por qué las moléculas de agua tienen extremos con carga.