3.3: Fórmulas de compuestos iónicos

Ya hemos encontrado algunas fórmulas químicas de compuestos iónicos simples. Una fórmula química es una lista concisa de los elementos de un compuesto y las proporciones de estos elementos. Para entender mejor lo que significa una fórmula química, debemos considerar cómo se construye un compuesto iónico a partir de sus iones.

Los compuestos iónicos existen como iones positivos y negativos que se alternan en arreglos regulares y tridimensionales llamados cristales (Figura \N(\PageIndex{1})). Como se puede ver, no hay «partículas» individuales de NaCl en la matriz; en su lugar, hay un entramado continuo de iones de sodio y cloruro alternados. Sin embargo, podemos utilizar la relación entre los iones de sodio y los de cloruro, expresada en los números enteros más bajos posibles, como forma de describir el compuesto. En el caso del cloruro de sodio, la relación entre los iones de sodio y los iones de cloruro, expresada en números enteros mínimos, es de 1:1, por lo que utilizamos NaCl (un símbolo de Na y un símbolo de Cl) para representar el compuesto. Así, NaCl es la fórmula química del cloruro de sodio, que es una forma concisa de describir el número relativo de los diferentes iones del compuesto. Una muestra macroscópica está compuesta por miríadas de pares de NaCl; cada par se denomina unidad de fórmula. Aunque es conveniente pensar que los cristales de NaCl están compuestos por unidades individuales de NaCl, la Figura \(\PageIndex{1}\) muestra que ningún ion está asociado exclusivamente con otro ion. Cada ión está rodeado de iones de carga opuesta.

La fórmula de un compuesto iónico sigue varias convenciones. En primer lugar, el catión se escribe antes del anión. Como la mayoría de los metales forman cationes y la mayoría de los no metales forman aniones, las fórmulas suelen indicar primero el metal y luego el no metal. En segundo lugar, las cargas no se escriben en una fórmula. Recuerda que en un compuesto iónico, las especies que lo componen son iones, no átomos neutros, aunque la fórmula no contenga cargas. Por último, la fórmula correcta de un compuesto iónico siempre obedece a la siguiente regla: la carga positiva total debe ser igual a la carga negativa total. Para determinar la fórmula adecuada de cualquier combinación de iones, determine cuántos de cada ión se necesitan para equilibrar el total de cargas positivas y negativas en el compuesto.

Esta regla se basa, en última instancia, en el hecho de que la materia es, en general, eléctricamente neutra.

Si observamos el compuesto iónico formado por iones de litio e iones de bromuro, vemos que el ion de litio tiene una carga 1+ y el ion de bromuro tiene una carga 1-. Sólo se necesita un ion de cada uno para equilibrar estas cargas. La fórmula del bromuro de litio es LiBr.

Cuando se forma un compuesto iónico a partir de magnesio y oxígeno, el ion magnesio tiene una carga 2+, y el átomo de oxígeno tiene una carga 2-. Aunque ambos iones tienen cargas más altas que los iones del bromuro de litio, siguen equilibrándose en una relación de uno a uno. Por lo tanto, la fórmula adecuada para este compuesto iónico es MgO.

Considere ahora el compuesto iónico formado por magnesio y cloro. Un ion de magnesio tiene una carga 2+, mientras que un ion de cloro tiene una carga 1:

Mg2+ Cl-

La combinación de un ion de cada uno no equilibra completamente las cargas positivas y negativas. La forma más fácil de equilibrar estas cargas es asumir la presencia de dos iones de cloruro por cada ion de magnesio:

Mg2+ Cl-

Ahora las cargas positivas y negativas están equilibradas. Podríamos escribir la fórmula química de este compuesto iónico como MgClCl, pero la convención es utilizar un subíndice numérico cuando hay más de un ion de un tipo determinado-MgCl2. Esta fórmula química dice que hay un ion de magnesio y dos iones de cloruro en esta fórmula. (No lea la parte «Cl2» de la fórmula como una molécula del cloro elemental diatómico. El cloro no existe como elemento diatómico en este compuesto. Más bien, existe como dos iones de cloruro individuales). Por convención, en las fórmulas de los compuestos iónicos se utiliza la menor proporción de números enteros. La fórmula Mg2Cl4 tiene cargas equilibradas con los iones en una proporción de 1:2, pero no es la proporción de números enteros más baja.