Uniones iónicas

Autores: Silvia Cerdeira, Helena Ceretti y Eduardo Reciulschi Responsable disciplinar: Silvia Blaustein Área disciplinar: Química Temática: Partículas cargadas. Redes cristalinas. Interacciones electrostáticas Nivel: ciclo básico Secuencia didáctica elaborada por Educ.ar

Propósitos generales

Promover el uso de los equipos portátiles en el proceso de enseñanza y aprendizaje.

Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusión y el intercambio entre pares, la realización en conjunto de la propuesta, la autonomía de los alumnos y el rol del docente como orientador y facilitador del trabajo.

Estimular la búsqueda y selección crítica de información proveniente de diferentes soportes, la evaluación y validación, el procesamiento, la jerarquización, la crítica y la interpretación

Introducción a las actividades

En los compuestos iónicos, como el cloruro de sodio (el componente mayoritario de la sal de mesa), los iones forman estructuras gigantes (extendidas), muy ordenadas y en forma de red. Este tipo de estructura se repite millones de veces formando un cristal.

Los compuestos iónicos están formados por cationes (iones positivos derivados de metales) y aniones (iones negativos derivados de no metales). Este tipo de interacciones entre iones (fuerzas electrostáticas) son muy fuertes y esto se refleja en las propiedades de los compuestos iónicos.

Objetivos de las actividades

Que los alumnos:

representen compuestos iónicos empleando estructuras de Lewis;

escriban las fórmulas de compuestos iónicos;

relacionen estructura y propiedades de compuestos iónicos.

Actividad 1. Representación de compuestos iónicos

Para representar compuestos iónicos se pueden utilizar diagramas de Lewis. Para dibujar dichos diagramas, se deben seguir los siguientes pasos:


Antes de escribir el diagrama


Busquen en la Tabla Periódica interactiva el símbolo químico del elemento que lo representa. Según los diagramas de Lewis, tanto el núcleo como los electrones internos de los elementos pueden representarse mediante dicho símbolo.

Determinen el número de electrones de la última capa (o capa de valencia).

Verifiquen cuál es el gas noble más cercano al elemento que están describiendo.


Determinen el número de electrones que el elemento en cuestión debe ganar o perder para tener el mismo número de electrones que el gas noble más cercano en la Tabla Periódica. Recuerden que los gases nobles tienen una distribución de electrones (configuración electrónica) particularmente estable. Tienen el último nivel energético completo. Los elementos tienden a ganar o perder electrones para alcanzar una configuración electrónica similar a los gases nobles (regla del octeto).

Determinen cuál será la carga del ión formado: será positivo si tiene más protones que electrones (catión), y negativo, si ocurre lo contrario (anión).


Para escribir el diagrama


Escriban el símbolo del elemento.

Coloquen el número de puntos correspondiente al número de electrones alrededor de cada ión. Los iones positivos no tendrán puntos que representen electrones, y los negativos tendrán 8 puntos (octeto completo).

Encierren dichas estructuras entre paréntesis y escriban la carga del ión fuera de los paréntesis.

Utilicen las herramientas del programa Writer o del Calc de sus equipos portátiles, y armen una tabla como la siguiente (incluyan al menos dos ejemplos de cada tipo de ión):

Carga del ión

+1

+2

+3

-3

-2

-1

Número de electrones ganados o perdidos

Ejemplo

Los compuestos son eléctricamente neutros, es decir, tienen igual número de cargas positivas y negativas. Por consiguiente, el número de electrones ganados por un elemento es igual al perdido por el otro.

Para construir el diagrama de Lewis del compuesto, se utilizan los diagramas de Lewis de cada uno de los iones. Por ejemplo, el litio pierde un electrón para formar el catión, Li+. El flúor gana un electrón para formar el anión, F-. El compuesto formado por ellos (fluoruro de litio) puede representarse con la estructura de ambos iones de la siguiente forma:


[Li]+ [F]-


a) Escriban las estructuras de Lewis para 10 compuestos iónicos utilizando los iones que escribieron en la tabla. Tengan en cuenta el número de cargas de cada ión.


b) Representen la formación de 2 de ellos teniendo en cuenta la siguiente animación para la formación de cloruro de sodio:
Redes cristalinas iónicas.


Actividad 2. Propiedades generales de los compuestos iónicos

El cloruro de sodio (la sal de mesa común) es un ejemplo de un compuesto iónico. En este caso, este compuesto está formado por cationes sodio (Na+) y aniones cloruro (Cl-). Como ambos iones tienen una sola carga, la formula de dicho compuesto será NaCl, que no tiene carga eléctrica neta.

Las propiedades generales de los sólidos iónicos son:

Altos puntos de fusión y ebullición.

Solubles en agua.

No conducen electricidad cuando están sólidos (al contrario que los metales, que conducen tanto en estado sólido como fundidos), pero sí lo hacen cuando están fundidos o disueltos en agua.

Realicen el siguiente experimento:

Utilizando una pipeta o una bureta, midan 5 ml de los siguientes solventes y coloquen cada uno en un tubo de ensayo previamente rotulado con el nombre del compuesto: agua, etanol y nafta.

Agreguen una cucharadita de té de cloruro de sodio a cada uno de ellos y agiten con cuidado (en el caso de que no consigan cloruro de sodio, pueden utilizar sal de mesa). Observen y anoten qué ocurre. (Nota: si cuentan con una balanza, agreguen 0,5 g de sustancia a cada tubo de ensayo, en lugar de una cucharadita).

Repitan el mismo experimento agregando cloruro de potasio (sal dietética) en cada tubo de ensayo.

Armen un circuito como el que se muestra en la Figura 1. Conectando un pedacito de algún metal entre las dos terminales (por ejemplo, un alambre de cobre), comprueben que la lamparita se prenda.

Figura 1. Circuito eléctrico













Utilicen el circuito anterior y prueben si las soluciones acuosas de los dos compuestos (cloruro de sodio y cloruro de potasio) conducen electricidad. (Nota: si la lamparita no se prende, simplemente observen si se detecta algún cambio en la solución).

a) Utilicen las herramientas del OpenOffice para presentar los resultados en una tabla (tabla 1).

b) Busquen en Internet las propiedades del cloruro de sodio: punto de fusión, punto de ebullición, solubilidad en agua y yacimientos en la Argentina de donde se extrae este compuesto. Utilicen las herramientas del OpenOffice para presentar la información en una tabla (tabla 2).

c) Usen la siguiente animación para explicar la solubilidad en agua del cloruro de sodio y relacionen dicha solubilidad con la ubicación de los yacimientos de dicho mineral (salinas):
Propiedades de los compuestos iónicos.


Actividad 3. Integración

Trabajen en pequeños grupos (3 o 4 estudiantes) y empleen el programa Impress de sus equipos portátiles para realizar una presentación que muestre los resultados de las actividades 1 y 2, conjuntamente. Discutan los resultados utilizando la plataforma Squeak.

Enlaces de interés y utilidad para el trabajo

Actividad: Unión metálica.

Actividad: Unión covalente (I)

Actividad: Unión covalente (II)

Actividad: Unión covalente (III)

Actividad: Fuerzas intermoleculares

Actividad: Uniones químicas y propiedades de los materiales

Webgrafía recomendada

Animación de cómo escribir estructuras de Lewis y también geometría de las moléculas (en inglés).

Tutorial para escribir iones (en inglés).

Propiedades de los compuestos iónicos. Explicaciones de formación y de propiedades de diferentes tipos de compuestos.

Compuestos químicos y nomenclatura