Hay muchos compuestos y moléculas conocidas. Los compuestos formados únicamente por iones se denominan compuestos iónicos. El concepto de unidad de fórmula de compuestos iónicos y la masa de fórmula ayuda a encontrar las masas atómicas de los compuestos iónicos. La masa fórmula se calcula entonces de la misma manera que se calcula la masa molecular. Dado que los electrones que transforman un átomo en un ion tienen una masa despreciable, la masa atómica de un átomo y su ion es idéntica. Dado que la fórmula de un compuesto iónico no describe la composición de una molécula discreta, el término «masa molecular» puede no ser apropiado.
¿Qué son los compuestos iónicos?
Los compuestos iónicos son aquellos que están formados en su totalidad por iones. Las fuertes fuerzas de atracción electrostática mantienen los iones cargados positivamente conocidos como cationes y los iones cargados negativamente conocidos como aniones juntos en un compuesto iónico.
Los enlaces iónicos, también conocidos como enlaces electrovalentes, son las fuerzas que mantienen unidos a los iones en una molécula iónica. La carga total de un compuesto iónico es cero porque está formado por un número igual de iones positivos y negativos.
Por ejemplo , el cloruro de potasio es un compuesto iónico compuesto por una cantidad igual de iones de potasio con carga positiva (K + ) e iones de cloruro con carga negativa (Cl – ).
Algunos de los compuestos iónicos comunes, sus fórmulas y los iones presentes en ellos se muestran en la siguiente tabla.
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Nombre |
fórmulas |
Iones presentes |
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Cloruro de sodio |
NaCl |
Na + y Cl- |
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Cloruro amónico |
NH 4 Cl |
NH 4 + y Cl – |
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Cloruro de magnesio |
MgCl2 _ |
Mg 2+ y Cl – |
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Cloruro de potasio |
KCl |
K + y Cl- |
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Cloruro de calcio |
CaCl2 _ |
Ca 2+ y Cl – |
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Rust de magnesio |
MgO |
Mg2 + y O2- |
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Rust de calcio |
CaO |
Ca2 + y O2- |
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Rust de aluminio |
Al 2 O 3 |
Al 3+ y O 2- |
¿Cuál es la unidad de fórmula de los compuestos iónicos?
Un compuesto iónico está formado por una gran cantidad de iones cargados positiva y negativamente que se han unido entre sí. Dado que el cloruro de sodio es un compuesto iónico que contiene una cantidad grande pero igual de iones de sodio (Na) e iones de cloruro (Cl), las fórmulas reales del compuesto de cloruro de sodio deberían ser (Na + ) n (Cl – ) n o (Na + Cl – ) n , donde n es un número muy grande. La fórmula más simple para el cloruro de sodio es NaCl, que no es la fórmula real.
Una unidad de fórmula de compuestos iónicos es la combinación más simple de iones que produce una unidad eléctricamente neutra. La unidad de fórmula de un compuesto iónico se puede considerar como la unidad más pequeña de ese compuesto, es equivalente a una molécula de ese compuesto.
Por ejemplo:
- NaCl es la unidad de fórmula para el cloruro de sodio, que se compone de un ion Na + y un ion Cl – .
- (NH 4 ) 2 SO 4 es la unidad de fórmula para el sulfato de amonio. Hay dos iones NH 4 + y un ion SO 4 2- en él.
- El nitrato de calcio tiene la fórmula Ca(NO 3 ) 2 . Consta de un ion Ca 2+ y dos iones NO 3 – .
¿Qué es la fórmula de masa?
Dado que los compuestos iónicos no están formados por moléculas, usar el término «masa molecular» para ellos es inexacto. Como resultado, nos referimos a los compuestos iónicos que carecen de moléculas individuales como ‘masa fórmula’.
La masa fórmula de un compuesto iónico es la suma de las masas atómicas de los átomos o iones representados por su fórmula en comparación con la masa de un átomo de carbono-12 tomada como 12 unidades, es decir, la masa fórmula es la suma de las masas atómicas masas de los átomos o iones representados por su fórmula.
La suma de los pesos atómicos de los átomos en la fórmula empírica del compuesto es la masa fórmula, también conocida como peso fórmula. La masa se expresa en unidades de masa atómica (uma) o (u). Los compuestos iónicos están formados por cationes y aniones discretos que se mezclan en proporciones específicas para producir materia a granel eléctricamente neutra. Para determinar la masa fórmula de un compuesto iónico, necesitamos conocer la fórmula del compuesto iónico así como las masas atómicas de todos los átomos o iones en la fórmula.
Por ejemplo , considere el nombre químico de la sal de mesa típica, el cloruro de sodio o el NaCl. El compuesto iónico cloruro de sodio está formado por cationes de sodio, Na + , y aniones de cloruro, Cl –, en una proporción de 1:1. Dado que Na tiene una masa atómica de 23 u y Cl tiene una masa atómica de 35,5 u, la fórmula de masa para NaCl es 23+35,5 = 58,5 u. Este cálculo utilizó las masas promedio de los átomos neutros de sodio y cloro en lugar de las masas de cationes de sodio y aniones de cloruro. Cuando se calcula la masa fórmula de un compuesto iónico, este método es completamente apropiado. Aunque un catión de sodio tiene una masa ligeramente menor que un átomo de sodio (debido a la ausencia de un electrón), el hecho de que un anión de cloruro sea un poco más masivo que un átomo de cloro compensará esta discrepancia (debido al electrón extra) .
Además, en comparación con la masa de un átomo normal, la masa de un electrón es insignificantemente pequeña. Incluso cuando se calcula la masa de un ion aislado, los electrones faltantes o adicionales generalmente pueden ignorarse porque su contribución a la masa total es insignificante, representada solo en los dígitos no significativos que se perderán cuando la masa calculada se redondee correctamente. Los iones muy ligeros producidos a partir de elementos con masas atómicas determinadas con precisión son las únicas excepciones a esta regla.
Preguntas resueltas
Pregunta 1: Escribe el nombre del compuesto dado Al 2 (SO 4 ) 3 . Además , menciona los iones presentes en él.
Responder:
El compuesto dado se llama sulfato de aluminio. Los iones presentes en él son Al 3+ y SO 4 2- .
Pregunta 2: Calcular la masa fórmula del carbonato de potasio K 2 CO 3 . Dadas las masas atómicas K=39u, C=12u y O=16u.
Responder:
Fórmulas masa de K 2 CO 3 = Masa de 2 átomos de K + Masa de 1 átomo de C+ Masa de 3 átomos de O
=2×(39) + 12 + 3×(16)
=78 + 12 + 48
=138 tu
Entonces, la masa fórmula del carbonato de potasio es 138 u.
Pregunta 3: ¿Cuál es la relación entre la masa de un átomo y la fórmula de masa?
Responder:
La masa fórmula es la suma de las masas atómicas de los átomos en la fórmula.
Pregunta 4: Calcule la masa fórmula del rust de sodio Na 2 O. Dadas las masas atómicas N=23u y O=16u.
Responder:
Fórmulas masa de Na 2 O = Masa de 2 átomos de Na + Masa de 1 átomos de O
= 2 × (23) + 16
= 46 + 16
= 62 u
Entonces, la masa fórmula del rust de sodio es 62 u.
Pregunta 5: Los iones presentes en el compuesto son K + y NO 3 – . Escribe el nombre y la fórmula del compuesto representado por los iones dados.
Responder:
Los iones presentes son, un ion de potasio (K + ) y un ion de nitrato (NO 3 – ). Entonces, la fórmula se convierte en KNO 3 y su nombre es nitrato de potasio.
Pregunta 6: ¿Por qué el ion cloruro tiene carga negativa (Cl – )?
Responder:
Como tiene más electrones que un átomo neutro, el ion cloruro tiene una carga negativa.