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2.11: Enlaces iónicos
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Ionic Bonds
 
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TRANSCRIPCIÓN

2.11: Ionic Bonds

2.11: Enlaces iónicos

Overview

When atoms gain or lose electrons to achieve a more stable electron configuration they form ions. Ionic bonds are electrostatic attractions between ions with opposite charges. Ionic compounds are rigid and brittle when solid and may dissociate into their constituent ions in water. Covalent compounds, by contrast, remain intact unless a chemical reaction breaks them.

Opposing Charges Hold Ions Together in Ionic Compounds

Ionic bonds are reversible electrostatic interactions between ions with opposing charges. Elements that are the most reactive (i.e., have a higher tendency to undergo chemical reactions) include those that only have one valence electron, (e.g., potassium) and those that need one more valence electron (e.g., chlorine).

Ions that lose electrons have a positive charge and are referred to as cations. Ions that gain electrons have a negative charge and are called anions. Cations and anions combine in ratios that result in a net charge of 0 for the compound they form. For example, the compound potassium chloride (KCl) contains one chloride ion for each potassium ion, because the charge of potassium is +1 and the charge of chloride is -1. The compound magnesium chloride (MgCl2) contains two chloride ions for each magnesium ion because magnesium’s charge is +2.

Ions Can Dissociate From One Another in Water

The electrostatic forces holding ionic compounds together are strong when the compounds are in solid form. Since the melting points of ionic compounds tend to be very high, they are generally found as solids on the Earth’s surface. However, ionic bonds are not as strong as covalent bonds, because the ions can be pulled apart, or dissolved, in a chemical reaction liquids like water. Ions dissolved in water are said to be in a chemical reaction, and many ions are capable of conducting electric currents when in this form.

Electrolytes Are Important for Biological Systems

Electrolytes are ions that can conduct electricity when dissolved in water. In biological systems, electrolytes are essential for osmotic regulation—the balance of water across cellular membranes. Electrolytes also contribute to critical biological processes that rely upon electrical charges across the cell membrane, such as muscle contractions and nerve impulses. Common biological electrolytes include the calcium ion (Ca2+), the sodium ion (Na+), the magnesium ion (Mg2+), the potassium ion (K+), the phosphate ion (PO43-) and the chloride ion (Cl-).

Electrolyte imbalances can cause severe physical symptoms and even death. One of the most commonly-encountered electrolyte imbalances is hyponatremia, insufficient sodium levels in the blood. Hyponatremia can be a symptom of another medical condition or caused by ingesting too much water without adequately replacing sodium. Treatments for this serious condition aim to restore the balance of sodium in the body so that the brain, heart, and other organs can function properly.

Visión general

Cuando los átomos ganan o pierden electrones para lograr una configuración de electrones más estable forman iones. Los enlaces iónicos son atracciones electrostáticas entre iones con cargas opuestas. Los compuestos iónicos son rígidos y quebradizos cuando son sólidos y pueden disociarse en sus iones constituyentes en agua. Los compuestos covalentes, por el contrario, permanecen intactos a menos que una reacción química los rompa.

Los cargos opuestos mantienen iones juntos en compuestos iónicos

Los enlaces iónicos son interacciones electrostáticas reversibles entre iones con cargas opuestas. Los elementos que son los más reactivos (es decir, tienen una mayor tendencia a sufrir reacciones químicas) incluyen aquellos que sólo tienen un electrón de valencia, (por ejemplo, potasio) y aquellos que necesitan un electrón de valencia más (por ejemplo, cloro).

Los iones que pierden electrones tienen una carga positiva y se conocen como cationes. Los iones que ganan electrones tienen una carga negativa y se llaman aniones. Las cationes y los aniones se combinan en proporciones que dan como resultado una carga neta de 0 para el compuesto que forman. Por ejemplo, el cloruro de potasio compuesto (KCl) contiene un ion de cloruro por cada iones de potasio, porque la carga de potasio es de +1 y la carga de cloruro es -1. El cloruro de magnesio compuesto (MgCl2)contiene dos iones de cloruro para cada iones de magnesio porque la carga del magnesio es de +2.

Los iones pueden disociarse unos de otros en el agua

Las fuerzas electrostáticas que mantienen compuestos iónicos juntos son fuertes cuando los compuestos están en forma sólida. Dado que los puntos de fusión de los compuestos iónicos tienden a ser muy altos, generalmente se encuentran como sólidos en la superficie de la Tierra. Sin embargo, los enlaces iónicos no son tan fuertes como los enlaces covalentes, porque los iones se pueden separar, o disolver, en líquidos de reacción química como el agua. Los iones disueltos en agua se dicen que están en una reacción química, y muchos iones son capaces de conducir corrientes eléctricas cuando en esta forma.

Los electrolitos son importantes para los sistemas biológicos

Los electrolitos son iones que pueden conducir electricidad cuando se disuelven en agua. En los sistemas biológicos, los electrolitos son esenciales para la regulación osmótica: el equilibrio del agua entre las membranas celulares. Los electrolitos también contribuyen a procesos biológicos críticos que dependen de cargas eléctricas a través de la membrana celular, como contracciones musculares e impulsos nerviosos. Los electrolitos biológicos comunes incluyen el ion de calcio (Ca2+),el ion sódico (Na+),el ion de magnesio (Mg2+),el ion de potasio (K+),el ion fosfato (PO43-) y el ion cloruro (Cl-).

Los desequilibrios de electrolitos pueden causar síntomas físicos graves e incluso la muerte. Uno de los desequilibrios de electrolitos más comúnmente encontrados es la hiponatremia, niveles insuficientes de sodio en la sangre. La hiponatremia puede ser un síntoma de otra afección médica o causada por la ingestión de demasiada agua sin reemplazar adecuadamente el sodio. Los tratamientos para esta condición grave tienen como objetivo restaurar el equilibrio de sodio en el cuerpo para que el cerebro, el corazón y otros órganos puedan funcionar correctamente.


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