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Características de los compuestos con enlace iónico:
Los compuestos iónicos suelen ser frecuentemente sólidos cristalinos que presentan diferentes formas de cristalización. Una vez que se han formado los iones, positivos y negativos, interaccionan electrostáticamente y como estas fuerzas electrostáticas son radiales, es decir, no tienen una dirección determinada, cada ion tiende a rodearse del mayor número posible de iones de signo contrario.
Sin embargo, hay una limitación que viene dada por el tamaño relativo de los cationes y de los iones. Y otra limitación que viene dada por el número de cargas del catión y del anión, ya que el cristal iónico en su conjunto tiene que ser electroneutro.
En cuanto a la relación de tamaños, es evidente que un ion positivo grande estará rodeado por un número determinado de iones negativos, pero un ion positivo pequeño estará rodeado por un menor número de esos mismos iones negativos.
Se llama índice de coordinación al número de iones de signo contrario que rodean a un ion dado en una estructura cristalina.
Por lo tanto, el índice de coordinación está determinado por el tamaño relativo de los iones y por la condición de que el edificio cristalino sea eléctricamente neutro.
El índice de coordinación se expresa mediante un par de números separados por dos puntos. El primer número indica el número de aniones que rodean a un catión y, el segundo, el de cationes que rodean a un anión.
Estructuras de los compuestos iónicos:
En base a las dos limitaciones indicadas anteriormente, los iones se pueden disponer formando diferentes estructuras. Las más representativas se incluyen en la siguiente tabla:
| Tipo de estructura | Fórmula tipo | Relación r+/r- | Índice
de coordinación |
| Cloruro de cesio | MX | > 0.732 | 8 : 8 |
| Cloruro de sodio | MX | 0.414 - 0.732 | 6 : 6 |
| Blenda | MX | < 0.414 | 4 : 4 |
| Fluorita | MX2 | > 0.732 | 8 : 4 |
| Rutilo | MX2 | 0.414 - 0.732 | 6 : 3 |
| Cuarzo | MX2 | < 0.414 | 4 : 2 |
En la página "Le critère géométrique" del sitio dedicado a la química en la web de la Facultad de Ciencias (Universidad de Maine), se pueden visualizar estas estructuras tipo.
Estudio energético de la formación del enlace iónico. Ciclo de Born-Haber:
Energía reticular:
Se define la energía reticular ( Uret) como "la energía liberada cuando se forma un mol de compuesto iónico a partir de sus iones componentes en estado gaseoso". La energía reticular es una buena medida de la cohexión que mantiene unidos a los iones en el cristal.
Existe una expresión teórica que permite conocer el valor de la energía reticular de un compuesto iónico. Ésta es la expresión de Born-Landé:
donde:
Ciclo de Born-Haber:
- Ke es la constante electrostática de Coulomb.
- NA es el número de Avogadro.
- Z+ y Z_ son las cargas del catión y del anión, repectivamente.
- e es la unidad de carga del electrón.
- do es la distancia entre los iones (rcatión+ranión).
- A es la constante de Madelung, que se tabula y tiene en cuenta la disposición de los iones en la red.
- n es el factor de compresibilidad y recoge la influencia de las repulsiones que se produce entre los iones de igual signo del retículo cristalino. También sus valores se encuentran tabulados.
Una forma de analizar la estabilidad de la red cristalina iónica es interpretando las etapas teóricas que permiten llegar desde los elementos hasta el cristal iónico.
Si se toma el ejemplo de la formación del NaCl:
Como se observa en el ciclo teórico de Born-Haber, se puede llegar a formar NaCl(s) por dos caminos diferentes. Por lo tanto, en aplicación de la Ley de Hess, las energías intercambiadas por cada uno de los caminos planteados tiene que ser la misma, es decir:
Esta expresión nos permite obtener el valor de la energía reticular (Uret), conocidas o medidas el resto de las energías que aparecen en la expresión. En el caso de otro compuesto iónico distinto, el ciclo tiene las mismas etapas, pero pueden aparecer otras energías distintas y, por supuesto, la estequiometría de las reacciones pueden ser diferente.
En otros casos, la expresión obtenida del ciclo de Born-Haber se puede usar para obtener el valor de alguna propiedad que sea difícil de medir experimentalmente, como puede ocurrir con las electroafinidades. En estos casos, el valor de la Uret es el proporcionado por la expresión teórica de Born-Landé.
Propiedades de los compuestos con enlace iónico:
El enlace iónico es fuerte, las Uret son muy exotérmicas, lo que implica que cuesta mucha energía romper la estructura cristalina al fundir. Es decir, tendrán puntos de fusión altos.
Los cristales iónicos son duros, porque el enlace es fuerte y se resisten bastante a ser rayados.
Sin embargo, son frágiles. Esto es debido a que un golpe puede originar un desplazamiento de los planos de los iones y, al dejar enfrentados iones de igual signo, daría lugar a una fractura en el cristal por fuerzas repulsivas electrostáticas.
No conducen la corriente eléctrica en estado sólido porque los iones están inmovilizados en la red; pero, al disolverse o fundirse estos iones adquieren movilidad y pueden conducir la corriente eléctrica.
Se disuelven en disolventes polares, porque los dipolos de estos disolventes rodean a los iones de la red cristalina y los van "arrancando" de la red.
