Propiedades del enlace iónico

Los átomos suelen unirse para alcanzar una situación de mayor estabilidad. Según la naturaleza de los elementos y la forma en que participan sus electrones, pueden formar enlaces metálicos, covalentes o iónicos. El enlace iónico aparece, de manera habitual, entre un elemento metálico y otro no metálico, y origina sustancias con propiedades muy características.

Para comprender estas propiedades es necesario saber qué ocurre con los electrones de valencia, cómo se forman los iones y por qué estos iones se ordenan en una estructura cristalina.

Resumen

El enlace iónico se forma normalmente entre un metal y un no metal mediante transferencia de electrones: se originan cationes y aniones que se atraen eléctricamente. Estos iones se ordenan en una red cristalina, responsable de que los compuestos sean sólidos, duros, frágiles y tengan elevados puntos de fusión y ebullición. Suelen disolverse en disolventes polares. En estado sólido no conducen la electricidad, pero sí fundidos o disueltos, cuando los iones pueden desplazarse.

Qué es el enlace iónico

Un enlace iónico es la unión química que se produce cuando un átomo cede uno o varios electrones y otro átomo los incorpora. El átomo que pierde electrones queda con carga positiva y recibe el nombre de catión. El que gana electrones adquiere carga negativa y se denomina anión.

La unión se debe a la atracción eléctrica entre cargas opuestas. No se trata, por tanto, de que los átomos compartan los electrones del mismo modo que en un enlace covalente, sino de una transferencia de electrones seguida de una atracción entre los iones formados.

En muchos casos, el metal pierde electrones con relativa facilidad y el no metal los atrae con mayor intensidad. Esta tendencia se relaciona con la electronegatividad, es decir, con la capacidad de un átomo para atraer electrones en un enlace. Cuanto mayor es la diferencia de electronegatividad entre los elementos, mayor es el carácter iónico de la unión, aunque el enlace químico no siempre puede clasificarse como completamente iónico o completamente covalente.

La regla del octeto

Una explicación introductoria del enlace iónico utiliza la regla del octeto. Según esta idea, muchos átomos tienden a adquirir una distribución externa con ocho electrones, semejante a la de los gases nobles, porque esa configuración suele ser estable. Para lograrlo, un metal puede perder electrones y un no metal puede ganarlos.

Los electrones que intervienen principalmente en estos procesos son los electrones de valencia, situados en la capa más externa del átomo. La regla del octeto es una guía útil para numerosos compuestos, aunque existen excepciones y situaciones más complejas en química.

Formación de la red cristalina

Los compuestos iónicos no suelen estar formados por moléculas independientes. Sus cationes y aniones se organizan en una red cristalina, una disposición ordenada y repetitiva que se extiende en las tres dimensiones del sólido.

Cada ion queda rodeado por otros iones de signo contrario. De este modo, las fuerzas de atracción se distribuyen por toda la estructura y no se limitan a una pareja concreta de átomos. La fórmula de un compuesto iónico indica la proporción mínima entre sus iones para que el conjunto sea eléctricamente neutro. Por ejemplo, en el cloruro de calcio, la proporción entre calcio y cloro permite compensar la carga positiva del catión calcio con las cargas negativas de dos aniones cloruro.

Cuáles son las propiedades del enlace iónico

La red de iones explica el comportamiento físico de las sustancias iónicas. Sus propiedades más importantes son las siguientes.

Son sólidos a temperatura ambiente

En condiciones ambientales habituales, los compuestos iónicos se encuentran en estado sólido. La atracción entre los iones de cargas opuestas mantiene las partículas ordenadas y dificulta que se separen o se desplacen libremente.

Por esta razón presentan una estructura rígida y no suelen ser maleables ni dúctiles. A diferencia de muchos metales, no pueden deformarse con facilidad para formar láminas o hilos.

Presentan dureza y fragilidad

La dureza es la resistencia de un material a ser rayado. Muchos sólidos iónicos son duros porque sus iones están sujetos por fuerzas electrostáticas intensas dentro de la red cristalina.

Sin embargo, dureza no significa que sean resistentes a cualquier golpe. Los compuestos iónicos suelen ser frágiles: cuando reciben una fuerza, algunas capas de la red pueden desplazarse. Como consecuencia, pueden quedar enfrentados iones del mismo signo, que se repelen y provocan una grieta o la rotura del cristal.

Tienen puntos de fusión y ebullición elevados

Para fundir o vaporizar una sustancia iónica hay que vencer una gran parte de las atracciones que mantienen unida su red. Por eso, en general, sus puntos de fusión y de ebullición son altos en comparación con los de muchas sustancias moleculares.

Cuando el compuesto se funde, la red cristalina deja de mantener a los iones en posiciones fijas. Los iones pueden moverse por el líquido y la sustancia puede conducir la corriente eléctrica.

Solubilidad en distintos disolventes

Muchos compuestos iónicos se disuelven en disolventes polares, como el agua. Sus moléculas pueden rodear y separar los iones de la red, un proceso que recibe el nombre de solvatación; cuando el disolvente es agua, se habla de hidratación.

En cambio, suelen ser poco solubles o insolubles en disolventes apolares, porque estos no interactúan de forma suficientemente eficaz con las cargas de los iones. Esta regla es general y admite excepciones: la solubilidad concreta depende de la naturaleza del compuesto y del disolvente.

Conductividad eléctrica

Un compuesto iónico sólido normalmente no conduce la electricidad. Aunque contiene partículas con carga, sus iones permanecen sujetos a posiciones determinadas y no pueden desplazarse de un punto a otro de la red.

La situación cambia cuando el compuesto está fundido o disuelto en agua. En esos estados, los iones adquieren movilidad y pueden transportar carga eléctrica. Por eso una disolución acuosa de una sal puede conducir corriente, mientras que el cristal seco de esa misma sustancia no suele hacerlo.

Resumen de las propiedades

• Se forman normalmente entre metales y no metales mediante transferencia de electrones.
• Originan cationes y aniones que se atraen por fuerzas electrostáticas.
• Sus iones se ordenan en redes cristalinas tridimensionales.
• Suelen ser sólidos, duros y frágiles a temperatura ambiente.
• Generalmente presentan puntos de fusión y ebullición elevados.
• Muchos se disuelven en agua y en otros disolventes polares.
• No conducen la electricidad en estado sólido, pero sí cuando están fundidos o disueltos, porque sus iones pueden desplazarse.

La relación entre estructura y propiedades es la idea fundamental: la disposición ordenada de los iones explica la rigidez y la fragilidad del cristal, mientras que la movilidad de esas partículas explica la conductividad en estado líquido o en disolución.