Enlace iónico

Tipo de enlace interatómico que se establece entre un metal y un no metal por cesión de electrones.

Los átomos, que en su estado fundamental son neutros, es decir, que tienen el mismo número de protones que de electrones, bajo determinadas condiciones pueden desprenderse de electrones de su capa exterior, quedando como iones de carga positiva o cationes, o bien pueden captarlos, adquiriendo entonces carga negativa y transformándose en iones negativos o aniones.

El enlace iónico tiene por consiguiente su fundamento en la atracción electrostática que se establece entre iones con cargas eléctricas de signo opuesto. Ejemplo prototípico de compuesto formado por enlace iónico es el que se establece para formar la molécula de sal común, cloruro sódico, NaCl. El átomo de sodio presenta una configuración externa 3s1, es decir, que tiene un electrón en su nivel de valencia, mientras que la del átomo del cloro es 3s2 3p5, por lo que su capa de valencia tiene siete electrones, faltándole sólo uno para llegar a la configuración externa de gas noble. Así pues, cuando entran en contacto ambos átomos, el sodio cede su electrón, que es captado por el cloro, constituyéndose la molécula de NaCl por formación de un enlace iónico.

Si se considera que la valencia expresa la capacidad de combinación de un átomo en función de la cantidad de enlaces que puede formar, la electrovalencia es el número de electrones que ese átomo tiene que captar o ceder para alcanzar la configuración de gas noble, es decir, de máxima estabilidad. Esta noción es específica del enlace iónico, al que, por tal razón se le conoce también como electrovalente.

Redes cristalinas

Los compuestos formados mediante enlace iónico no constituyen moléculas unitarias, –lo que, en el caso del cloruro sódico correspondería a un átomo de cloro unido a uno de sodio– más que cuando se hallan en forma de vapor. En la naturaleza y a temperatura ambiente son sólidos y, en este estado, lo que forman son redes cristalinas. Tales redes están constituidas por millones de unidades individuales de átomos ionizados, a las que se designa como celdillas elementales o unitarias, y que se definen como el menor número de iones a partir del cual puede generarse la estructura cristalina completa por repetición. Estas unidades se repiten en todas direcciones según una pauta geométrica, colocándose en las caras, los vértices y las aristas de esa red geométrica, de modo que la atracción electrostática entre los iones de signo contrario sea la mayor posible.

El estudio de las redes cristalinas se basa en el análisis de los elementos de simetría que las componen. Según éstos, se distinguen siete sistemas cristalográficos: el cúbico, también llamado isométrico o regular, el trigonal, el tetragonal, el hexagonal, el ortorrómbico, el monoclínico y el triclínico. Son éstos conceptos que exceden el ámbito de cobertura de la química quedando encuadrados dentro del de la cristalografía, rama de la mineralogía encargada del estudio de los minerales en su forma de cristales.

Retomando la noción de red cristalina asociada al enlace iónico, cabe precisar que en una red cristalina iónica el número de cargas negativas debe equipararse al de cargas positivas, de forma que la red sea neutra. Para que la red se conforme, también debe darse la condición de que el grado de compactación de los iones dentro de ella, al que se denomina empaquetamiento, sea máximo.

Propiedades de los compuestos iónicos

Como se ha indicado, los compuestos iónicos están formados por iones de signo opuesto, que se disponen en una estructura de red cristalina en la que intervienen fuerzas de atracción eléctrica de notable intensidad. En consecuencia, las sustancias iónicas son sólidos en estado natural, presentan un notable grado de dureza y resistencia a la abrasión y sus puntos de fusión son elevados, dándose la circunstancia de que ese punto de fusión es directamente proporcional al valor de la energía reticular. Por tanto, cuanto más elevado sea el punto de fusión de un sólido iónico, mayor será su estabilidad. A pesar de su dureza y resistencia, las estructuras cristalinas iónicas son frágiles, ya que, cuando se ejercen fuerzas externas sobre ellas, los planos de simetría de la red cristalina pueden desplazarse unos sobre otros, dando lugar a que se establezcan fuerzas de repulsión entre iones del mismo signo, con la consiguiente quiebra de la estructura del cristal.

Por otro lado, la propia posición fija de los átomos en la red hace que, en su estado natural, las combinaciones iónicas no sean conductoras de la electricidad. Sí la conducen en cambio cuando están fundidos o diluidos, ya que, en estado líquido, los iones se encuentran desordenados y dejan cargas libres que permiten el paso de la corriente eléctrica.

Por cuanto se refiere a su solubilidad, los compuestos iónicos son solubles solamente en los disolventes polares, que son aquellos en cuyas moléculas hay separación permanente de cargas positivas y negativas, por no ser simétrica la distribución de las cargas moleculares respecto de un punto central. Entre estos disolventes se cuenta el agua, el disolvente polar por excelencia, y otros como el dióxido de azufre, SO2, o el ácido fluorhídrico, HF. No son solubles en cambio en disolventes no polares como el benceno, C6H6, o el tetracloruro de carbono, CCl4.