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).
2
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.
Enla
siguiente
tabla
seenlistan
algunos
deloscationes
más
comunes
form
ados
por
metales
detransición
ypostransicionales
4
5
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
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).
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.
Los
cationes
“blandos”
seform
ancon
lamayoría
delosmetales
detransición
yde
lospostransicionales.
9
Enla
siguiente
tabla
seenlistan
los
potenciales
iónicos
dealgunos
cationes
decada
tipo.
10
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.
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
+
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.
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.
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.
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
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:
Los
óxidos
form
ados
según
laecuación
sepueden
disolver
enlas
soluciones
delos
ácidos
indicadospara
obtenersales.
18
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.
20
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.
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”