Iones y Cargas Iónicas

En las reacciones químicas ordinarias, el núcleo — que contiene los protones y neutrones de cada átomo y, por lo tanto, identifica al elemento — permanece inalterado. Los electrones, sin embargo, pueden ser agregados a los átomos por transferencia de otros átomos, perdidos por transferencia a otros átomos, o compartidos con otros átomos. La transferencia y el intercambio de electrones entre átomos rigen la química de los elementos. Durante la formación de algunos compuestos, los átomos ganan o pierden electrones para formar partículas cargadas eléctricamente llamadas iones.

Cuando un átomo pierde electrones, forma un ión positivo llamado catión. Los cationes tienen más protones que electrones. Asimismo, cuando un átomo gana electrones, forma un ión negativo llamado anión. Los aniones tienen más electrones que los protones.

La tabla periódica ayuda a predecir si un átomo formará un anión o un catión, y también la carga del ión resultante. Moviéndose de la izquierda a la derecha en la tabla periódica, los átomos de metales del grupo principal pierden suficientes electrones para quedarse con el mismo número de electrones que un átomo del gas noble precedente. Forman cationes con una carga igual al número de grupo. Para ilustrar esto, un átomo de un metal alcalino (Grupo 1) pierde un electrón y forma un catión con una carga de 1+; un metal alcalinotérreo (Grupo 2) pierde dos electrones y forma un catión con una carga de 2+, y así sucesivamente. Por ejemplo, un átomo de calcio neutro, con 20 protones y 20 electrones, pierde fácilmente dos electrones. Esto resulta en un catión con 20 protones, 18 electrones y una carga de 2+. Tiene el mismo número de electrones que los átomos del gas noble precedente, argón, y es simbolizado Ca²⁺. El nombre de un ión metálico es el mismo que el nombre del átomo metálico del que se forma, por lo que Ca²⁺ se denomina ión de calcio.

Moviéndose desde el extremo derecho a la izquierda en la tabla periódica,  los átomos de elementos no metálicos generalmente ganan suficientes electrones para darles el mismo número de electrones que un átomo del siguiente gas noble en la tabla periódica. Forman aniones con una carga negativa igual al número de grupos que se han desplazado a la izquierda de los gases nobles. Por ejemplo, los átomos de los elementos del grupo 17 (un grupo a la izquierda de los gases nobles) ganan un electrón y forman aniones con una carga de 1−; los átomos de los elementos del grupo 16 (dos grupos a la izquierda) ganan dos electrones y forman iones con una carga de 2−, y así sucesivamente. Por ejemplo, el átomo de bromo neutro, con 35 protones y 35 electrones, puede ganar un electrón para proporcionarle 36 electrones. Esto resulta en un anión con 35 protones, 36 electrones y una carga de 1−. Tiene el mismo número de electrones que los átomos del siguiente gas noble, el criptón, y es simbolizado por Br⁻.

La tendencia entre la carga del ion y la posición del grupo en la tabla periódica puede ser utilizada como guía en muchos casos. Sin embargo, su valor predictivo disminuye al desplazarse hacia el centro de la tabla periódica. Los metales de transición y algunos otros metales a menudo presentan cargas variables que no son predecibles por su ubicación en la tabla. Por ejemplo, el cobre puede formar iones con una carga de 1+ o 2+, y el hierro puede formar iones con una carga de 2+ o 3+.

Este texto es adaptado de Openstax, Química 2e, Sección 2.6: Compuestos Moleculares e Iónicos.