22
CATIONES MONOATÓMICOS CATIONES MONOATÓMICOS Los cationes monoatómicos se forman a partir de los metales de los grupos I, II, y III al perder los electrones excedente sobre la estructura electrónica del gas inerte anterior. Ejemplo: grupo formado por iones en el estado de 1 oxidación +1 (Li, Na, K, etc.). En forma semejante los elementos del grupo IIa y III forman iones en los estados de oxidación +2 (II) y +3(III).

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CATIO

NES

MONOATÓMICOS

CATIO

NES

MONOATÓMICOS

Los

cationes

monoatómicos

seform

ana

partir

delos

metales

delos

grupos

I,II,

yIII

alperder

los

electrones

excedentesobrela

estructura

electrónicadel

gasinerte

anterior.

Ejem

plo:

grupo

form

ado

por

iones

enel

estado

de

1

Ejem

plo:

grupo

form

ado

por

iones

enel

estado

deoxidación+1

(Li,Na,

K,etc.).

Enform

asemejante

loselem

entosdelgrupoIIayIII

form

aniones

enlos

estados

deoxidación

+2(II)

y+3

(III).

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Los

metales

detransición

ylos

postransicionales,

alcontrariode

los

loselem

entosdellosgrupos

I,II

yIII,

exhibenvarias

valenciasen

las

reacciones

deoxidación

como

3

reacciones

deoxidación

como

resultadode

lapérdidade

unnúmero

variable

deelectrones

devalencia.

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Enla

siguiente

tabla

seenlistan

algunos

deloscationes

más

comunes

form

ados

por

metales

detransición

ypostransicionales

4

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Prop

iedad

es de los ca

tion

es m

onoa

tómicos

Prop

iedad

es de los ca

tion

es m

onoa

tómicos

Ennecesarioconoceralgunasde

laspropiedadesfundam

entalesde

loscationes,para

comprendermejor

lasinteraccionesde

éstoscon

anionesymoléculas.

anionesymoléculas.

Lasvariacionesde

tamañoycargase

resumen

yse

aplican

mejor

entérm

inos

dela

variable

PotencialIónico

(carga/radio

cristalino).

Elgrado

deinteracción

deun

ion

con

elmedio

que

lorodea

dependeen

gran

partede

supotencialiónico,ya

queesta

cantidad

describe

ladensidad

decargadelion.

6

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Distinguiremos

dostiposde

cationes:los“duros”ylos

“blandos”.

Estostérm

inos

describenla

naturaleza

dela

nube

electrónicaalrededordelnúcleo

delion

Loscationes

“duros”sonaquelloscuyasconfiguraciones

Un segundo factor es la naturaleza del

ion .

7

Loscationes

“duros”sonaquelloscuyasconfiguraciones

electrónicas

exteriores

sonisoelectrónicasconátom

osde

gasinserte,

esto

es,s2p6.

Este

tipo

deionlo

form

anlasfamilias

principalesde

losgrupos

IyII

(metales

alcalinoyalcalino-térreos),

elalum

inio

ylosmetales

detransición

delgrupoIII

(Sc,

Y,La).

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Los

cationes

“suaves”

incluyen,

adem

ásde

aquellos

con

laestructura

exterior

s2p6d1

0 ,a

losquetienen

cuando

menos

unelectrón

d,pero

menos

dediez,en

elnivelenergético

principal

más

exterior

ocupado.

8

más

exterior

ocupado.

Los

cationes

“suaves”

tienen

una

fuerza

polarizadora

mayor

queloscationes

durosypor

eso

interaccionan

más

fuertemente

con

elmedio.

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Los

cationes

“blandos”

seform

ancon

lamayoría

delosmetales

detransición

yde

lospostransicionales.

9

Enla

siguiente

tabla

seenlistan

los

potenciales

iónicos

dealgunos

cationes

decada

tipo.

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Elgrado

deinteracción

delos

ionesrepresentativos

“duros”con

unanión

común

aumenta

regularm

ente

alaumentarel

potencialiónico.Porejem

ploen

laserie:

CsCl, MgCl 2, AlCl 3, SiCl 4

11

CsCl, MgCl 2, AlCl 3, SiCl 4

Los

enlaces

sevuelven

progresivamente

más

covalentes,hasta

elgrado

deque

losform

ados

por

ioneshipotéticostalescomoSi4+ ,

Cr6+

yMn7

+sonmas

bien

considerados

comoesencialmente

covalentes.

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Comportam

iento de cationes

Comportam

iento de cationes

monoatómicos en solución acuosa

monoatómicos en solución acuosa

Lareacción

principalde

loscationes

conel

agua

como

disolvente

esla

reacción

dehidratación.

Sin

embargo,

puede

ocurrir

otra

reacción

llamada

hidrólisis,en

la

12

puede

ocurrir

otra

reacción

llamada

hidrólisis,en

lacual

seeliminan

protones

deloscationes

hidratados.

M(OH2)xn++ H2O

M

(OH2)x-

1(OH)(n

-1)++ H3O

+

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Comoejemplo

semuestrala

reaccióndehidrólisisdelionhidratado

delaluminio:

Al

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

+ H

2O

Al

H2O

H2O

H2O

OH

H2O

H2O

2+

3+

+ H

3O

+

13

Laconstantedehidrólisispara

estareaciónesparticularesde1.4x

10-5,lo

queindicaqueelionhidratadodelaluminio

esunácido

aproximadamentetanfuertecomoelácidoacético.

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EL

equilibrio

anteriorpuede

serdesplazado

hacia

laderecha

porla

adicióndeunabase,lo

queconduceala

precipitacióndehidróxidode

aluminiohidratado.

Elalcancedelareaccióndehidrólisisesunafuncióndelpotencialiónico

14

Elalcancedelareaccióndehidrólisisesunafuncióndelpotencialiónico

delionmetálico.Mientrasmayorseala

densidaddela

cargapositiva

sobre

elionmetálico,mássedesplazará

ladensidadelectrónicadel

enlaceM-O

haciaelmetal.

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Podemosdiferenciartrestiposde

comportamiento

en

solución

básica,

segúnseaelpotencialiónico:

1.

Losionesconpotencialiónicobajonosonafectadosporla

adiciónde

unabase.

2.

Losionesdepotencialiónicomáselevadoprecipitancomohidróxidos

yóxidoscuandoseneutralizaelácidoqueseform

aenlahidrólisis:

15

3.

Los

hidróxidos

hidratados

de

algunos

iones

pueden

perdermás

protónescuandoseañadeunexcesodebase.

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Loshidróxidos

yóxidos

quese

disuelvenen

solución

ácidapara

form

arloscationes

hidratados

ensolución

básica

para

form

araniones,

sellaman

anfóteros.

Latabla

siguiente

enum

era

los

hidróxidos

demetales

comunes

quesonanfóteros.

16

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Form

ación de cationes monoatómicos

Los

cationes

monoatómicos

sepueden

preparar

aplicando

diferentes

agentesoxidantesalosmetales

apartir

delos

cuales

sederivan.

Las

reacciones

sepueden

dividir

convenientem

ente

entres

categorías

generales:

combinación,sustituciónyde

oxidacióncon

oxianiones.

17

oxianiones.

Comose

comentó

enla

descripciónde

lareacción

decombinación,el

oxígenoyloshalógenossoncapacesde

oxidar

casi

atodosloselem

entosmetales:

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Los

óxidos

form

ados

según

laecuación

sepueden

disolver

enlas

soluciones

delos

ácidos

indicadospara

obtenersales.

18

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Las

reacciones

desustitución

son,

engeneral,

unmétodoútilpara

oxidar

metales

activos.

Elhidrógeno

ylos

iones

delos

metales

inactivos

sirven

como

19

ylos

iones

delos

metales

inactivos

sirven

como

agentesoxidantes.

Una

serie

electrom

otriz

esuna

guía

útilpara

lasposibles

reacciones

desustitución.

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Eltercer

tipo

dereacción

general,

pormedio

dela

cual

sepueden

form

arcationes,es

laoxidació

demetales

pormedio

deoxianiones.

Unreacivoam

pliamente

utilizado

esel

ionNO

3-,ya

que

los

productos

dela

reacción

son

óxidos

denitrógenovolátiles.

21

nitrógenovolátiles.

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Unos

cuantos

metales

inactivos

resisten

laoxidación

delácido

nítrico,

aún

ensolución

concentrada.

De

estosmetales,losmás

comunes

sonel

oroyel

platino.

Para

estosmetales

seusaunamezclade

tres

partes

deHCl

concentrado

con

una

parte

deHNO

3

concentrado.

Esta

mezcla

esconocida

como

“agua

regia”

22

regia”