- Este artículo trata de los dos tipos diferentes de iones (cationes y aniones).
- Empezaremos por entender qué son los iones y luego distinguiremos sus diferencias.
- A continuación conoceremos la diferencia de radios y qué es una resina de intercambio.
- Por último, veremos ejemplos de cationes y aniones comunes.
Definición de iones, cationes y aniones
Empecemos por ver la definición de cationes y aniones.
Ión: molécula con carga neta (+ o -).
Catión: ion con carga neta positiva (+).
Anión: ion con carga neta negativa (-).
Como ya se ha dicho, los iones son moléculas cargadas. La palabra "ion" fue introducida por primera vez por Michael Faraday en 1834 para describir una sustancia que observó en movimiento a través de una corriente.
El término "ion" procede de la palabra griega de la misma grafía, que significa "ir", mientras que los nombres "catión" y "anión" significan un elemento que se desplaza hacia abajo y hacia arriba respectivamente. Esto se debe a que, durante un proceso conocido como electrólisis, los cationes son atraídos por el cátodo cargado negativamente, mientras que los aniones son atraídos por el ánodo cargado positivamente.
Para obtener información más detallada sobre la electrólisis, consulta nuestro artículo "Electrólisis".
Diferencias entre iones catión y anión
Ahora que ya sabemos qué son los iones, podemos centrarnos en la diferencia entre ellos.La diferencia entre cationes y aniones surge de su diferente carga.
Cationes: son iones con carga positiva (+). Su carga positiva se debe a que tienen más protones que electrones. Se forman cuando un átomo a menudo neutro pierde uno o más electrones.
Aniones: son iones con carga negativa (-). Su carga negativa se debe a que tienen más electrones que protones. Se forman cuando un átomo neutro gana uno o más electrones.
.
Figura 1: Ilustración de cationes y aniones que se forman a partir de un átomo neutro como resultado de perder y ganar electrones, respectivamente. Daniela Lin, Originales de StudySmarter
Debido a estas diferencias de carga, los cationes y los aniones se comportan de forma diferente en procesos como la electrólisis.
Electrólisis es el proceso por el cual una corriente eléctrica pasa a través de un material, creando una reacción química.
En química, escribimos cationes con el signo + y aniones con el signo -. El símbolo numérico escrito junto a las cargas indica cuántos electrones ha perdido o ganado el átomo, respectivamente.
Ten en cuenta que los electrones tienen carga negativa, (-) lo que significa que cuando los PERDEMOS nuestro átomo se carga positivamente,+, y cuando un átomo gana electrones se carga negativamente, -.
Figura 2: Los metales pierden electrones, mientras que los no metales los ganan. Daniela Lin, StudySmarter Originals.
En el caso del Na+ y el Cl-, la reacción iónica hace que el Na+ pierda un electrón y el Cl- gane un electrón. La ilustración anterior se ampliará más adelante con los diagramas de puntos de Lewis, pero por ahora, es importante comprender la convención asociada a la forma en que escribimos los iones.
Radio del ión catión y del anión
Ahora que conocemos la definición de ión y las diferencias entre ellos, es hora de repasar los radios iónicos.
Recordemos que el radio atómico es la mitad de la distancia entre dos núcleos de átomos neutros. En cambio, el radio iónico describe la mitad de la distancia entre dos núcleos de átomos no neutros.
Radioiónico: la mitad del diámetro de un ion
Para obtener información más detallada sobre las tendencias periódicas, consulta nuestros artículos "Tendencias periódicas" o "Tendencias periódicas: Tendencias generales".
Los aniones tienen un radio iónico mayor que el radio atómico del mismo elemento. En comparación, los cationes tienen un radio iónico menor que el radio atómico del mismo elemento.
¿Te has confundido? ¡No pasa nada! La siguiente ilustración ofrece una representación visual de las diferencias de tamaño radial.
Figura 3: Radios de cationes y aniones comparados con los respectivos radios atómicos de sus elementos. Daniela Lin, Originales de StudySmarter.
Las diferencias de tamaño en los radios surgen porque, a medida que los átomos neutros ganan electrones y se convierten en aniones, más electrones ocupan los orbitales exteriores, lo que provoca un aumento de la repulsión de los electrones. Este aumento de la repulsión electrónica aleja a los electrones, lo que da lugar a un radio iónico mayor.
Lo contrario ocurre con los cationes, que resultan de la pérdida de electrones. Una menor repulsión de electrones da lugar a un radio iónico menor.
En otras palabras, los cationes tienen un radio iónico menor, mientras que los aniones tienen un radio iónico mayor en comparación con el radio atómico respectivo de su elemento.
Resina de intercambio iónico de cationes y aniones
Anteriormente en este artículo hemos mencionado que determinadas sustancias pueden actuar como medios para el intercambio iónico.
Una de estas sustancias es la resina. La resina es una sustancia muy viscosa, que suele fabricarse con plantas. Es insoluble y contiene microesferas lo bastante porosas como para atrapar iones específicos, según su carga, facilitando el proceso conocido como intercambio iónico.
El intercambioiónico elimina los iones indeseables, normalmente de los líquidos, y los sustituye por iones más deseables.
Este proceso se utiliza con frecuencia para purificar y ablandar el agua potable.
Las resinas de intercambio catiónico están compuestas por grupos sulfonato cargados negativamente. Por su parte, las resinas de intercambio aniónico contienen superficies de aminas cargadas positivamente.
Figura 4: Ilustración del intercambio iónico. Daniela Lin, StudySmarter Originals
El proceso de ablandamiento del agua, mediante el intercambio iónico, se muestra arriba. Este intercambio catiónico concreto consiste en intercambiar magnesio y calcio por iones de sodio. Hay muchos otros tipos de intercambio iónico y también muchas otras aplicaciones de la cromatografía de intercambio iónico en química orgánica y bioquímica. No las trataremos aquí en detalle, pero todas estas técnicas de química avanzada se basan en la sencilla aplicación del intercambio iónico descrita anteriormente.
Ejemplos de iones cationes y aniones
Antes de estudiar la formación de compuestos iónicos, debemos comprender qué elementos de la tabla periódica pueden formar cationes o aniones.
Los gases nobles son estables porque tienen todos los electrones de valencia, por lo que no tienden a formar iones.
Los metales tienden a crear cationes, mientras que los no metales tienden a crear aniones.
Los elementos del lado izquierdo de la tabla periódica tienden a formar cationes, en comparación con el lado derecho de la tabla periódica, que tiende a crear aniones.
Figura 5: Ilustración de la tabla periódica con las cargas iónicas mostradas. Daniela Lin, Originales de StudySmarter.
La imagen anterior muestra que
Formación de cationes (+): Los grupos 1, 2, 13 y 14 tienden a formar cationes al perder electrones.
Formación de aniones (-): Los grupos 15, 16 y 17 tienden a formar aniones ganando electrones.
El carbono puede ganar o perder electrones según la situación, pero la formación de carbocationes o carbaniones suele ser difícil de estabilizar.
Esto significa que el carbono suele compartir sus 4 electrones de valencia mediante enlaces covalentes de enlace simple, doble o triple con otras moléculas.
Ahora que hemos aprendido qué elementos tienden a crear cationes y cuáles tienden a crear aniones. El siguiente paso es ver cómo se forman los compuestos iónicos. Para ello, utilizaremos los Diagramas de Lewis.
Las ilustraciones simplificadas de los electrones de valencia de una molécula se conocen como diagramas de puntos de Lewis. También podemos utilizar los diagramas de puntos de Lewis para mostrar la transferencia de electrones en los compuestos iónicos, que es precisamente lo que vamos a hacer ahora.
Utilizaremos los mismos iones que se muestran en nuestro gráfico de escritura de iones anterior.
Figura 6: Ejemplos de transferencia de iones mostrados en una reacción de compuestos iónicos en la que se producen cloruro de sodio y óxido de magnesio. Daniela Lin, StudySmarter Originals
Ahora que hemos visto algunos ejemplos de cationes y aniones en una reacción de compuestos iónicos. Deberíamos sentirnos cómodos identificando iones, cationes y aniones. También deberíamos ser capaces de comprender qué iones ganarán o perderán electrones. Por último, deberíamos comprender las tendencias de las resinas de intercambio y los radios iónicos.
Iones: Aniones y Cationes - Puntos clave
Un ion es una molécula con una carga neta distinta de cero. Los iones son un concepto químico importante porque describe el movimiento de los electrones y tiene aplicaciones comerciales como la purificación del agua.
Un catión es un tipo de ion con carga neta positiva (+)
Un anión es un tipo de ion con carga neta negativa (-)
El radio iónico es la mitad del diámetro de un ion en comparación con el radio atómico, que es la mitad del diámetro de un átomo neutro.
Por último, los elementos del lado izquierdo de la tabla periódica tienden a formar cationes, en comparación con el lado derecho de la tabla periódica, que tiende a crear aniones.
Referencias
- Libretextos. (2020, 14 de septiembre). Tendencias periódicas de los radios iónicos. LibreTextos de Química.
- 7.3 símbolos y estructuras de lewis - química 2E. OpenStax. (s.f.).
- Libretextos. (2022, 2 de mayo). 3.2: Iones. LibreTextos de Química.
Aprende con 13 tarjetas de Iones: Aniones y Cationes en la aplicación StudySmarter gratis
Tenemos 14,000 tarjetas de estudio sobre paisajes dinámicos.
¿Ya tienes una cuenta? Iniciar sesión
Preguntas frecuentes sobre Iones: Aniones y Cationes
Pon a prueba tus conocimientos con tarjetas de opción múltiple
TU PUNTUACIÓN
Tu puntuación
¡Únete a la aplicación StudySmarter y aprende de manera eficiente con millones de tarjetas y mucho más!
Aprende con 13 tarjetas de Iones: Aniones y Cationes en la aplicación StudySmarter gratis
¿Ya tienes una cuenta? Iniciar sesión
Acerca de StudySmarter
StudySmarter es una compañía de tecnología educativa reconocida a nivel mundial, que ofrece una plataforma de aprendizaje integral diseñada para estudiantes de todas las edades y niveles educativos. Nuestra plataforma proporciona apoyo en el aprendizaje para una amplia gama de asignaturas, incluidas las STEM, Ciencias Sociales e Idiomas, y también ayuda a los estudiantes a dominar con éxito diversos exámenes y pruebas en todo el mundo, como GCSE, A Level, SAT, ACT, Abitur y más. Ofrecemos una extensa biblioteca de materiales de aprendizaje, incluidas tarjetas didácticas interactivas, soluciones completas de libros de texto y explicaciones detalladas. La tecnología avanzada y las herramientas que proporcionamos ayudan a los estudiantes a crear sus propios materiales de aprendizaje. El contenido de StudySmarter no solo es verificado por expertos, sino que también se actualiza regularmente para garantizar su precisión y relevancia.
Aprende más
