¿Qué son los iones y cómo se predice su carga?

Los átomos son neutros, los iones no

Un átomo tiene protones con carga positiva en su núcleo y electrones con carga negativa a su alrededor. En un átomo neutro, las cantidades son iguales, así que las cargas se anulan. Un átomo de sodio tiene 11 protones y 11 electrones, así que su carga total es cero.

En una reacción química, el núcleo no cambia, pero los electrones pueden pasar de un átomo a otro. Si un átomo termina con un número de electrones distinto del de protones, tiene una carga total y se llama ion. Puedes hallar la carga con una resta: carga = protones − electrones.

Cationes y aniones

Cuando un átomo pierde electrones, tiene más protones que electrones, así que su carga es positiva. Un ion positivo se llama catión. El sodio pierde 1 electrón: 11 protones − 10 electrones = +1, así que el ion es Na⁺. El magnesio pierde 2 electrones: 12 protones − 10 electrones = +2, que se escribe Mg²⁺.

Cuando un átomo gana electrones, tiene más electrones que protones, así que su carga es negativa. Un ion negativo se llama anión. El cloro gana 1 electrón: 17 protones − 18 electrones = −1, así que el ion es Cl⁻. El oxígeno gana 2 electrones: 8 protones − 10 electrones = −2, que se escribe O²⁻.

Para escribir una carga, pon primero el número y después el signo, como superíndice: Mg²⁺, no Mg⁺². Si la carga es 1, omite el número, como en Na⁺ y Cl⁻.

Por qué los átomos ganan o pierden electrones

Los átomos son más estables con la capa externa llena, como los gases nobles. Los electrones del sodio se distribuyen 2, 8, 1. Al perder su único electrón externo quedan 2, 8, la misma disposición que el neón. Ganar 7 electrones en cambio exigiría mucha más energía, así que el sodio pierde 1.

El cloro se distribuye 2, 8, 7. Con ganar solo 1 electrón queda 2, 8, 8, igual que el argón. En general, los metales tienen solo unos pocos electrones externos y tienden a perderlos, formando cationes, mientras que los no metales tienen muchos electrones externos y tienden a ganar más, formando aniones.

Cómo predecir las cargas a partir del grupo

En los elementos de los grupos principales, la tabla periódica te indica la carga habitual. Los metales del grupo 1 forman iones +1 (Li⁺, Na⁺, K⁺), los metales del grupo 2 forman iones +2 (Mg²⁺, Ca²⁺) y el aluminio, del grupo 13, forma Al³⁺.

En el lado derecho, cuenta cuántos electrones necesita cada átomo para llegar a 8. Los elementos del grupo 15 tienen 5 electrones externos y necesitan 3 más, así que forman iones −3 (N³⁻). Los elementos del grupo 16 necesitan 2 más y forman iones −2 (O²⁻, S²⁻), y los elementos del grupo 17 necesitan 1 más y forman iones −1 (F⁻, Cl⁻, Br⁻). Los gases nobles ya tienen la capa llena, así que su carga es 0. El carbono y el silicio del grupo 14 suelen compartir electrones en lugar de formar iones simples.

Muchos metales de transición pueden formar más de un ion. El hierro forma Fe²⁺ y Fe³⁺, y el cobre forma Cu⁺ y Cu²⁺. Sus nombres usan un número romano para indicar la carga: hierro(II) significa Fe²⁺ y hierro(III) significa Fe³⁺.

Cómo nombrar los iones y combinarlos

Un catión conserva el nombre de su elemento: Na⁺ es el ion sodio y Ca²⁺ es el ion calcio. Un anión de un solo átomo cambia su terminación, normalmente a -uro: el cloro pasa a cloruro (Cl⁻), el azufre pasa a sulfuro (S²⁻) y el nitrógeno pasa a nitruro (N³⁻); el oxígeno pasa a óxido (O²⁻).

En un compuesto, las cargas positivas y negativas deben sumar cero. Na⁺ y Cl⁻ se equilibran uno a uno, y dan NaCl, la sal de mesa. El cloruro de calcio necesita dos iones Cl⁻ por cada Ca²⁺, así que su fórmula es CaCl₂. El óxido de aluminio necesita dos iones Al³⁺ (+6 en total) y tres iones O²⁻ (−6 en total), así que es Al₂O₃.