Los gases nobles son químicamente inertes y sus arreglos de electrones son extremadamente estables, lo que evita que los electrones más externos participen en las reacciones químicas. En la capa más externa de un átomo de un gas noble, hay ocho electrones. El número de electrones más externos es solo dos en el caso de un gas noble, el helio. Ya que todo en el mundo se esfuerza por ser más estable. La estabilidad de los átomos requiere poseer la configuración electrónica de los gases nobles. Como resultado, una de las razones más comunes del enlace químico es esta. La formación de iones positivos y negativos, así como otras razones para el enlace químico, se tratan más adelante.
Causas del enlace químico
Los átomos se unen para formar la configuración electrónica de gas noble, lo que hace que los átomos sean más estables. Dicho de otra manera, los átomos crean enlaces químicos para adquirir estabilidad al obtener la configuración electrónica del gas inerte. Como resultado, cuando los átomos se combinan para crear enlaces químicos, cada átomo recibe 8 electrones en la capa más externa y 2 electrones en la capa K. Como resultado, todos los átomos en su capa más externa tienden a alcanzar la configuración electrónica de gas noble de 8 electrones o 2 electrones (en la capa K) y se vuelven más estables. Un átomo puede alcanzar el arreglo de electrones de gas noble en una de tres maneras
- Al perder uno o más electrones a otro átomo.
- Al ganar uno o más electrones de otro átomo.
- Al compartir uno o más electrones con otro átomo.
Entre los metales y los no metales, se producen reacciones químicas en las que la disposición electrónica de los gases nobles se logra mediante la pérdida y ganancia de electrones entre los átomos. Los procesos químicos que logran la disposición de electrones de gas noble al compartir electrones entre átomos ocurren entre no metales y no metales. Es vital comprender la definición del término ‘iones’ y cómo se crean para comprender las reacciones entre los metales y los no metales.
¿Qué son los iones?
Un átomo cargado eléctricamente o una colección de átomos se conoce como ion. La adición de electrones a átomos o moléculas neutrales, o la eliminación de electrones de átomos o moléculas neutrales, produce iones. Un ion se crea cuando un átomo pierde o gana electrones, lo que resulta en un número impar de electrones o protones. Los cationes y los aniones son dos tipos diferentes de iones.
- Catión: un ion con carga positiva se denomina catión. Cuando un átomo pierde uno o más electrones, forma un catión. Dado que un catión se genera quitando electrones de un átomo, un catión tiene menos electrones que un átomo normal o un átomo neutro. El número de protones y electrones en un átomo neutro es igual. Los cationes son los iones de todos los elementos metálicos. Los únicos cationes generados a partir de no metales son el hidrógeno y el amonio. Un átomo de sodio, por ejemplo, pierde un electrón para crear el ion de sodio, Na + , que es un catión.
Na – e – → Na +
(átomo de sodio) (electrón) (ion de sodio)
- Anión: un anión es un ion con carga negativa. Un anión se crea cuando un átomo gana uno o más electrones. Un anión tiene más electrones que un átomo típico o un átomo neutro, ya que se genera mediante la adición de electrones a un átomo. El número de protones y electrones en un átomo neutro es igual. Un anión contiene más electrones que protones porque se crea mediante la adición de uno o más electrones a un átomo. A excepción del ion hidrógeno y el ion amonio, todos los iones no metálicos son aniones. Un anión se forma cuando un átomo de cloro obtiene un electrón y se convierte en el ion cloruro, Cl – .
Cl + e – → Cl –
(átomo de cloro) (electrón) (ion cloruro)
Formación de iones positivos
Si la capa más externa de un elemento tiene 1, 2 o 3 electrones, pierde estos electrones para alcanzar la disposición de electrones de gas noble de 8 electrones más externos (o de valencia), lo que da como resultado iones cargados positivamente conocidos como cationes. Debido a las limitaciones de energía, no es posible agregar 7, 6 o 5 electrones a un átomo. Ahora que el átomo de metal tiene uno, dos o tres electrones en su capa más externa, pierde electrones para crear iones o cationes cargados positivamente. Los metales que transfieren sus electrones más externos para producir iones positivos incluyen sodio, litio, magnesio y potasio, entre otros.
Un catión con carga unitaria positiva se forma cuando un átomo con un electrón en su capa más externa pierde un electrón. Un catión con dos unidades de carga positiva se forma cuando un átomo pierde dos electrones de su capa más externa. Un catión con tres unidades de carga positiva se forma cuando un átomo pierde tres electrones de su capa más externa.
La formación del ion sodio y magnesio se explica en detalle más adelante.
- Formación de un ion de sodio: El sodio tiene un número atómico de 11. Como resultado, la configuración electrónica del sodio es 2, 8, 1. El hecho de que el sodio posee un electrón en su capa más externa (capa M) es evidente. Esta no es una configuración electrónica estable. La capa más externa de un arreglo estable normalmente incluye 8 electrones. Como resultado, el sodio es inestable y reactivo. El átomo de sodio debe donar un electrón más externo a otro átomo para volverse estable. El átomo de sodio gana una unidad de carga positiva al perder un electrón, lo que da como resultado el ion sodio Na +. Un electrón tiene una unidad de carga negativa, mientras que un protón tiene una unidad de carga positiva. Dado que un átomo de sodio tiene el mismo número de electrones y protones, 11 electrones y 11 protones, es eléctricamente neutro y no tiene carga en general. Hay 11 protones pero solo 10 electrones en el ion de sodio Na + . Esto indica que el ion sodio tiene un protón más que electrones. Un ion de sodio tiene una unidad de carga positiva porque contiene un protón más que electrones. Se denota como Na + . Además, los iones de sodio tienen la misma configuración eléctrica que el gas noble más cercano, el neón.
Na – e – → Na +
(átomo de sodio) (electrón) (ion de sodio)
| Elementos |
átomo de sodio N / A |
iones de sodio na + |
Neón Nordeste |
| Configuración electrónica |
KLM 2, 8, 1 |
KLM 2, 8 |
KL 2, 8 |
- Formación de un ion Magnesio:El magnesio tiene un número atómico de 12. Como resultado, la configuración eléctrica del magnesio es 2, 8, 2. El magnesio tiene dos electrones en su capa más externa, como se puede ver (capa M). Esta no es una configuración electrónica estable. La capa más externa de un arreglo estable normalmente incluye 8 electrones. Como resultado, el magnesio no es extremadamente estable. El átomo de magnesio debe donar sus dos electrones más externos a otro átomo para estabilizarse. El átomo de magnesio gana dos unidades de carga positiva al perder dos electrones y por lo tanto se convierte en un ion de magnesio. Un electrón tiene una unidad de carga negativa, mientras que un protón tiene una unidad de carga positiva. Dado que un átomo de magnesio contiene la misma cantidad de electrones y protones, 12 electrones y 12 protones, es eléctricamente neutro y no tiene carga en general. Hay 12 protones pero solo 10 electrones en los iones de magnesio. Esto indica que el ion magnesio tiene dos protones más que electrones. Un ion de magnesio tiene dos unidades de carga positiva ya que tiene dos protones más que electrones, y se denota como Mg2+ . Los iones de magnesio también tienen la misma disposición electrónica que el gas noble más cercano, el neón.
Mg – 2e – → Mg 2+
(átomo de magnesio) (electrones) (ion de magnesio)
| Elementos |
Átomo de magnesio magnesio |
iones de magnesio magnesio 2+ |
Neón Nordeste |
|
Electrónico configuración |
KLM 2, 8, 2 |
KLM 2, 8 |
KL 2, 8 |
Formación de iones negativos
Si la capa más externa de un elemento tiene 5, 6 o 7 electrones, gana electrones para obtener la disposición electrónica de gas noble de 8 electrones más externos (o de valencia), lo que da como resultado iones cargados negativamente conocidos como aniones. Debido a la energía extremadamente alta requerida, es imposible eliminar 5, 6 o 7 electrones de un átomo. Dado que la capa más externa de un átomo no metálico normalmente posee 5, 6 o 7 electrones, los átomos no metálicos toman electrones para crear iones o aniones cargados negativamente. Los no metales que aceptan electrones para generar iones negativos incluyen cloro, bromo, yodo, oxígeno y nitrógeno, entre otros.
Cuando un átomo acepta un electrón en su capa más externa, se convierte en un átomo con carga negativa. Un anión con dos unidades de carga negativa se forma cuando un átomo toma dos electrones en su capa más externa. Un anión con tres unidades de carga negativa se forma cuando un átomo acepta tres electrones en su capa más externa.
La formación del ion cloruro y rust se explica en detalle más adelante.
- Formación de un ion Cloruro:El cloro tiene un número atómico de 17. Como resultado, la disposición electrónica del cloro es 2, 8, 7. La capa más externa (capa M) del cloro tiene siete electrones. Esta no es una configuración electrónica estable. La capa más externa de un arreglo estable normalmente incluye 8 electrones. Para volverse estable, el átomo de cloro acepta un electrón de otro átomo y obtiene la configuración de gas noble del argón, que es la configuración de gas noble más cercana. El átomo de cloro gana un electrón y gana una unidad de carga negativa, formando el ion cloruro. Un electrón tiene una unidad de carga negativa, mientras que un protón tiene una unidad de carga positiva. Dado que un átomo de cloro tiene la misma cantidad de electrones que de protones (17 electrones y 17 protones), es eléctricamente neutro y no tiene carga en general. Hay 17 protones en el ion cloruro, pero se han agregado 18 electrones desde que se agregó un electrón adicional. Esto indica que el ion cloruro tiene un electrón más que los protones. Un ion cloruro tiene una unidad de carga negativa ya que tiene un electrón más que protones, y se denota como Cl– .
Cl + e – → Cl –
(átomo de cloro) (electrón) (ion cloruro)
| Elementos |
átomo de cloro cl |
ion cloruro cl + |
Argón Arkansas |
|
Electrónico configuración |
KLM 2, 8, 7 |
KLM 2, 8, 8 |
KLM 2, 8, 8 |
- Formación de un ion rust:El oxígeno tiene un número atómico de 8. Como resultado, la configuración electrónica del oxígeno es 2, 6. La capa más externa (capa L) del oxígeno tiene 6 electrones. Esta no es una configuración electrónica estable. La capa más externa de un arreglo estable normalmente incluye 8 electrones. El átomo de oxígeno acepta dos electrones de otro átomo para volverse estable, lo que resulta en la configuración de gas noble más cercana al neón. Un electrón tiene una unidad de carga negativa, mientras que un protón tiene una unidad de carga positiva. El átomo de oxígeno gana dos unidades de carga negativa al ganar dos electrones, formando el ion rust. Dado que un átomo de oxígeno contiene el mismo número de electrones y protones, 8 electrones y 8 protones, es eléctricamente neutro y no tiene carga en general. Hay 8 protones en el ion rust, sin embargo, hay 10 electrones ya que se agregaron dos electrones adicionales. Esto indica que el ion rust tiene dos electrones más que protones. Un ion rust tiene dos unidades de carga negativa ya que tiene dos electrones más que protones, y se denota como O2- .
O + 2e- → O 2+
(átomo de oxígeno) (electrón) (ion rust)
| Elementos |
átomo de oxígeno O |
ion rust O 2- |
Neón Nordeste |
|
Electrónico configuración |
KL 2, 6 |
KL 2, 8 |
KL 2, 8 |
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: ¿Por qué el carbono no forma iones?
Responder:
El carbono, que es un no metal, tiene cuatro electrones en su capa más externa. No puede perder o ganar cuatro electrones debido a limitaciones de energía. Como resultado, el átomo de carbono no forma iones.
Pregunta 2: Se dice que los gases nobles no son reactivos. Explicar por qué.
Responder:
Tiene 2 electrones en su capa más externa (solo en el caso del hidrógeno) u 8 electrones en su capa más externa, que es la capacidad de estas capas. Dado que sus configuraciones electrónicas son extremadamente estables y los electrones más externos no participan en las reacciones químicas, los gases nobles no son químicamente reactivos.
Pregunta 3: ¿Qué tipo de iones forman los metales?
Responder:
Los metales tienen uno, dos o tres electrones en su capa más externa. Los metales transfieren sus electrones más externos para producir iones positivos. Entonces los metales forman cationes.
Pregunta 4: ¿Qué tipo de iones producirá el aluminio?
Responder:
El número atómico del aluminio es 13. Su configuración electrónica es 2, 8, 3. Tiene 3 electrones en su capa más externa que no es un estado estable. Entonces, pierde sus 3 electrones más externos para alcanzar la configuración de gas noble más cercana que es el neón. Como pierde electrones, el aluminio produce iones o cationes positivos.
Pregunta 5: Se dice que los no metales producen aniones. ¿Por qué?
Responder:
Los no metales tienen cinco, seis o siete electrones en su capa más externa. Aceptan electrones de otros átomos en su capa más externa para producir iones negativos. Entonces los no metales forman aniones.