Guía
Clase 11° Medio · Química90 minQuímica 1° medio · Nomenclatura inorgánicaNomenclatura inorgánica

Iones y valencias

Objetivo. Identificar cationes, aniones y las valencias de los elementos representativos, reconociéndolos como la base para clasificar y nombrar compuestos inorgánicos, valorando el orden en el lenguaje químico.

para partir

Cada litro de agua de mar lleva unos 35 gramos de sales disueltas, según la NOAA, y viajan como iones sodio y cloruro separados, cada uno con su propia carga. El hierro de una reja oxidada está como Fe³⁺ y el flúor de la pasta de dientes, como F⁻. Esta clase explica qué es un catión, un anión y una valencia, que son los datos con los que se escriben los compuestos.

Con esta clase empieza la unidad de nomenclatura inorgánica: las reglas para nombrar y escribir los compuestos. Antes de nombrar hace falta identificar iones y valencias. Para eso se retoman tres ideas de cursos anteriores: el átomo (protones, neutrones y electrones), la tabla periódica y los electrones de valencia (los de la última capa).

Antes de empezar, decide (para ti) si cada afirmación es verdadera o falsa. No las corregiremos aún; volveremos a ellas al final:

  • Un catión es un átomo con carga negativa.
  • Cada elemento tiene una sola valencia posible.
  • Cuando un átomo se transforma en ion, cambia su número de protones.
Piensa tus respuestas
1:30

Del átomo neutro al ion: ganar o perder electrones

Un átomo neutro tiene la misma cantidad de protones (carga +) que de electrones (carga −), así que su carga total es cero. Un ion aparece cuando ese equilibrio se rompe: el átomo gana o pierde electrones y queda con carga eléctrica.

En este proceso solo se mueven electrones. El número de protones nunca cambia: si cambiara, el átomo sería otro elemento. Por eso el sodio sigue siendo sodio aunque se convierta en Na⁺.

Na11 p⁺ · 11 e⁻átomo neutro (carga 0)pierde 1 e⁻Na⁺11 p⁺ · 10 e⁻catión (carga +1)
Fig. 1 — El sodio pierde un electrón: los protones no cambian, cambia la carga.

Según lo que le ocurra al átomo distinguimos dos tipos de iones:

  • Catión: carga positiva (+). Un átomo que pierde electrones. Al perder cargas negativas, quedan más protones que electrones, así que el saldo es positivo. Suelen serlo los metales.
  • Anión: carga negativa (−). Un átomo que gana electrones. Al sumar cargas negativas, quedan más electrones que protones, así que el saldo es negativo. Suelen serlo los no metales.

Catión es el ion de carga positiva. Anión es el ion de carga negativa.

La tabla periódica anticipa la carga del ion

La posición en la tabla periódica permite predecir qué ion forma cada elemento representativo. Los átomos de esos elementos tienden a la configuración de gas noble, y para eso ganan o pierden electrones de valencia:

Grupo Tiende a… Ion que forma Ejemplos
Alcalinos (Li, Na, K) perder 1 e⁻ catión +1 Na⁺, K⁺
Alcalinotérreos (Mg, Ca, Ba) perder 2 e⁻ catión +2 Ca²⁺, Mg²⁺
Térreos (Al) perder 3 e⁻ catión +3 Al³⁺
Halógenos (F, Cl, Br, I) ganar 1 e⁻ anión −1 F⁻, Cl⁻
Anfígenos (O, S) ganar 2 e⁻ anión −2 O²⁻, S²⁻

Los metales (izquierda de la tabla) tienen pocos electrones de valencia y tienden a perderlos, así que forman cationes. Los no metales (derecha) están a uno o dos electrones de la capa completa y tienden a ganar electrones, así que forman aniones.

Valencia y número de oxidación

La valencia (o número de oxidación) es un número que indica con cuántos electrones se combina un elemento cuando forma un compuesto, es decir, cuántos ganó, perdió o comparte. Para los elementos que forman iones simples, la valencia coincide con la carga del ion (Na⁺ → valencia +1; O²⁻ → valencia −2).

La valencia es una propiedad de combinación del elemento, distinta del subíndice (cuántos átomos hay en la fórmula). Esa distinción será decisiva al armar fórmulas.

Estas son las valencias frecuentes de los elementos representativos que más usaremos:

Elemento Valencia frecuente Como ion
Metales alcalinos (Na, K, Li) +1 Na⁺, K⁺
Alcalinotérreos (Ca, Mg, Ba) +2 Ca²⁺, Mg²⁺
Aluminio (Al) +3 Al³⁺
Hidrógeno (H) +1 H⁺
Oxígeno (O) −2 O²⁻
Halógenos (F, Cl, Br, I) −1 Cl⁻, F⁻

No todos tienen una sola valencia

Muchos metales de transición (y algunos otros) tienen valencia variable: pueden actuar con más de un valor según el compuesto. Estos son los casos clásicos:

Elemento Valencias posibles Iones
Hierro (Fe) +2 y +3 Fe²⁺, Fe³⁺
Cobre (Cu) +1 y +2 Cu⁺, Cu²⁺
Plomo (Pb) +2 y +4 Pb²⁺, Pb⁴⁺
Estaño (Sn) +2 y +4 Sn²⁺, Sn⁴⁺

Que un elemento tenga más de una valencia obliga a distinguir con cuál de ellas está actuando (por ejemplo, “hierro(II)” frente a “hierro(III)”). Esa distinción es la puerta de entrada a la nomenclatura.

Actividad · Verdadero o falso1 punto

Sondeo — Un catión es un átomo que ganó electrones y por eso tiene carga negativa.

Actividad · Completa9 puntos

Completa las ideas centrales sobre iones y valencias:

Un es un átomo con carga eléctrica porque ganó o perdió , mientras que el número de nunca cambia. Si el átomo pierde electrones queda con carga positiva y lo llamamos ; si los gana queda negativo y lo llamamos . Los metales suelen formar iones y los no metales, iones negativos. La indica con cuántos electrones se combina un elemento; el oxígeno actúa con valencia y los metales alcalinos con valencia . Algunos metales, como el hierro, tienen valencia , es decir, más de un valor posible.

Actividad · Pareo de términos6 puntos

Empareja cada elemento con la valencia (o ion) con que actúa con más frecuencia:

Toca un término y luego su definición para emparejarlos.

Actividad · Selección múltiple2 puntos

El átomo de sodio (Na) tiene 11 protones y 11 electrones. Al formar el ion Na⁺, ¿qué ocurrió exactamente?

Actividad · Selección múltiple2 puntos

Un estudiante afirma: 'El hierro siempre tiene valencia +2, porque cada elemento tiene una sola valencia'. ¿Cuál es la corrección correcta?

Actividad · Análisis3 puntos

El átomo de oxígeno tiene 8 protones y 8 electrones. Explica, paso a paso, cómo se transforma en el ion óxido O²⁻: qué gana o pierde, cuántos protones y electrones le quedan, y por qué su carga es −2. Indica además si es un catión o un anión y por qué era esperable según su lugar en la tabla.

síntesis

Para cerrar

Todo el lenguaje químico empieza aquí: un ion es un átomo con carga porque ganó o perdió electrones (los protones nunca cambian). Si pierde electrones queda positivo y es un catión (típico de los metales); si los gana queda negativo y es un anión (típico de los no metales). La valencia (o número de oxidación) nos dice con cuántos electrones se combina cada elemento: los alcalinos +1, los alcalinotérreos +2, el aluminio +3, el oxígeno −2, los halógenos −1. Hay metales de valencia variable (Fe, Cu, Pb, Sn) que actúan con más de un valor. Con iones y valencias se pueden clasificar los compuestos y formular y nombrar los óxidos.

Piensa sobre tu aprendizaje

  • Vuelve a las tres afirmaciones del inicio. ¿Cuáles resultaron falsas y por qué?
  • En tus palabras, ¿cuál es la diferencia entre la carga de un ion y su número de electrones?
  • ¿Por qué crees que necesitaremos formas especiales de nombrar a metales como el hierro o el cobre?

referencias

Bibliografía

  1. 01Ministerio de Educación de Chile. Programa de Estudio Química 1° medio. https://www.curriculumnacional.cl
  2. 02Chang, R. & Goldsby, K. (2017). Química (12ª ed.). McGraw-Hill.
  3. 03Petrucci, R. et al. (2017). Química General (11ª ed.). Pearson.
  4. 04Khan Academy. Iones y estructura atómica. https://es.khanacademy.org
  5. 05National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Sea Water. JetStream. https://www.noaa.gov/jetstream/ocean/sea-water
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