quimica ll: 2012

La sal de la respuesta acertada también llamada sal común o sal de mesa, es el nombre del compuesto químico conocido como cloruro de sodio y de fórmula NaCl.

Un compuesto iónico y como talconductor de la electricidad cuando están en estado líquido -es decir cuando se funde o está disuelto en algún disolvente como el agua-. Perono así en estado sólido.

Un comportamiento fácilmente explicable debido a la estructura delenlace iónico, que mantiene unidos a sus cationes sodio y aniones cloruro formando el cristal salino.

Un enlace iónico de naturaleza eléctrica y por tanto bastante fuerte, para según qué interacciones.

La interpretación de esta propiedad de los compuestos iónicos se realiza a través de lo que en ciencia se conoce como modelo de enlace iónico.

Según el cual, en estado sólido, los iones del cristal se atraen mutuamente por fuerzas muy grandes.

De modo que los compuestos iónicos tienen una estructura ordenada, y los iones que lo forman no gozan de libertad de movimiento. Por lo que no conducen la corriente eléctrica.

Sin embargo, si lo disolvemos o fundimos, los iones quedan libres y con su movimiento conducirán su carga eléctrica de igual forma a como lo hacen los electrones en losmetales. Se habrán convertido así en conductores como ellos.

El azúcar

Algo que no puede suceder con el azúcar de la respuesta equivocada. También llamado azúcar común o azúcar de mesa, se trata de uncompuesto químico conocido como sacarosa de fórmulaC₁₂H₂₂O₁₁.

Un compuesto covalente que, como tal, no manifiestaconductividad eléctrica en estado sólido, ni líquido, ni sus disoluciones.

Un comportamiento fácilmente explicable debido a la estructura delenlace covalente en el que los átomos se unen compartiendo electrones y formando moléculas.

De esta manera cada par de electrones compartido supone un nexo de unión entre ellos o enlace covalente, y a las sustancias se las denomina sustancias covalentes.

La interpretación de esta propiedad de los compuestos covalentes se realiza a través de lo que en ciencia se conoce como modelo de enlace covalente.

Según el cual, los electrones están fuertemente localizados en lasregiones internucleares de los átomos enlazados, y tan atraídos electrostáticamente por las cargas positivas de los núcleos, que no gozan de la libertad necesaria para manifestar moverse, ni disolviéndolo.

Motivo por el que no conducen la electricidad ni en estado sólido, ni líquido (fundido o disuelto).

Electrolitos

Un electrólito o electrolito es cualquier sustancia que contiene iones libres, los que se comportan como un medio conductor eléctrico. Debido a que generalmente consisten de iones en solución, los electrólitos también son conocidos como soluciones iónicas, pero también son posibles electrólitos fundidos y electrólitos sólidos.

Comúnmente, los electrólitos existen como soluciones de ácidos, bases o sales. Más aún, algunos gases puede comportarse como electrólitos bajo condiciones de alta temperatura o baja presión.
Las soluciones de electrólitos se forman normalmente cuando una sal se coloca en un solvente tal como el agua, y los componentes individuales se disocian debido a las interacciones entre las moléculas del solvente y el soluto, en un proceso denominado solvatación. Por ejemplo, cuando la sal común, NaCl se coloca en agua, sucede la siguiente reacción:

NaCl(s) → Na+ + Cl−

En términos simples, el electrólito es un material que se disuelve en agua para producir una solución que conduce una corriente eléctrica.

Importancia Fisiológica

En fisiología, los iones primarios de los electrólitos son sodio (Na+), potasio (K+), calcio (Ca2+), magnesio (Mg2+), cloruro (Cl−), hidrógeno fosfato (HPO42−) y bicarbonato (HCO3−)

Pero, para qué sirve cada uno de los electrolitos?:

-Potasio, ayuda en la función muscular, en la conducción de los impulsos nerviosos, la acción enzimática, el funcionamiento de la membrana celular, la conducción del ritmo cardiaco, el funcionamiento del riñón, el almacenamiento de glucógeno y el equilibrio de hidatación.

- Sodio, ayuda a la regulación de la hidratación, disminuye la pérdida de fluidos por la orina y participa en la transmisión de impulsos electroquímicos a través de los nervios y músculos. La transpiración excesiva provoca pérdida de sodio.

- Calcio, participa en la activación de nervios y músculos y en la contracción muscular. Es el principal componente de huesos y dientes. Actúa como un ión esencial para muchas enzimas y es un elemento de proteínas y sangre, que fortalece las funciones nerviosas.

- Magnesio, participa en la activación enzimática, en el metabolismo de proteínas en la función muscular. Las principales fuentes dietéticas incluyen cereales, nueces, productos lácteos y vegetales de hoja verde. El magnesio ejerce sus efectos fisiológicos en el sistema nervioso, en forma semejante al calcio. Una elevación en su concentración sanguínea produce sedación y depresión del sistema nerviosos central y periférico, una concentración baja determina desorientación y convulsiones.

La pérdida de electrolitos sucede por varias razones:

- Deshidratación por vómitos y diarrea constante.

- Insolación.

- Fiebre intensa.

- Enfermedades como la bulimia y anorexia.

- Enfermedades infecciosas diversas.

Todas las formas de vida superiores requieren un sutil y complejo balance de electrólitos entre el medio intracelular y el extracelular. En particular, el mantenimiento de un gradiente osmótico preciso de electrólitos es importante. Tales gradientes afectan y regulan la hidratación del cuerpo, pH de la sangre y son críticos para las funciones de los nervios y los músculos. Existen varios mecanismos en las especies vivientes para mantener las concentraciones de los diferentes electrólitos bajo un control riguroso.

Tanto el tejido muscular y las neuronas son considerados tejidos eléctricos del cuerpo. Los músculos y las neuronas son activadas por la actividad de electrólitos entre el fluido extracelular o fluido intersticial y el fluido intracelular. Los electrólitos pueden entrar o salir a través de la membrana celular por medio de estructuras proteicas especializadas, incorporadas en la membrana, denominadas canales iónicos. Por ejemplo, las contracciones musculares dependen de la presencia de calcio (Ca2+), sodio (Na+), y potasio (K+). Sin suficientes niveles de estos electrólitos clave, puede suceder debilidad muscular o severas contracciones musculares.

El balance de electrólitos se mantiene por vía oral o, en emergencias, por administración vía intravenosa (IV) de sustancias conteniendo electrólitos, y se regula mediante hormona, generalmente con los riñones eliminando los niveles excesivos.

En humanos, la homeostasis de electrólitos está regulada por hormonas como la hormona antidiurética, aldosterona y la paratohormona. Los desequilibrios electrolíticos serios, como la deshidratación y la sobrehidratación pueden conducir a complicaciones cardíacas y neurológicas y, a menos que sean resueltas rápidamente, pueden resultar en una emergencia médica.

LECTURA

PROPIEDADES DE LAS SALES

Podemos decir que las sales son compuestos que se forman cuando un catión (ion metálico o un ion poliatómico positivo) remplaza a uno o más de los iones hidrógeno de un ácido, o cuando un anión (ion no metálico o un ion poliatómico negativo) reemplaza a uno de los iones hidróxido de una base. Por consiguiente una sal es un compuesto iónico formado por un ion con carga positiva (catión) y un ion con carga negativa (anión). Son ejemplos de sales los compuestos binarios de cationes metálicos con aniones no metálicos y los compuestos ternarios formados por cationes metálicos o iones amonio con iones poliatómicos negativos. En el cuadro N° 1 se presentan ejemplos de sales importantes por su utilidad.

Cuadro N° 1 Ejemplos de sales y sus usos

SAL	USO
CaSO₄● 2H₂O (yeso)	Material de construcción
NaHCO₃ (bicarbonato de sodio)	Polvo de hornear, extintores de fuego, antiácido y desodorizante
MgSO₄●7H₂O (sales de Epson)	Laxante, lavado de tejidos infectados
CaCO₃ (mármol, piedra caliza)	Materia prima para el cemento, antiácido, para prevenir la diarrea
NaCl (sal de mesa)	Sazonador, usos industriales
Na₂CO₃	Usos industriales
NaNO₃	Fertilizantes y explosivos
Na₂S₂O₃ (tiosulfato de sodio)	Fotografía
KCl (Silvita)	Fertilizantes
KBr	Medicina y fotografía
KNO₃	Fertilizantes y explosivos

En los cuadros N°2 y N°3 se resumen las propiedades de las sales iónicas.

Cuadro N°2 Propiedades de los compuestos iónicos

Muchos se forman por la combinación de metales reactivos con no metales reactivos.

Son sólidos cristalinos.

Tienen elevadas temperaturas de fusión y ebullición, ya que las fuerzas actuantes son suficientemente intensas como para conferir al cristal iónico una elevada estabilidad térmica, por lo que la destrucción de su estructura requiere el suministro de cantidades apreciables de energía.

En estado sólido, los compuestos iónicos no conducen la electricidad, ya que los iones tienen posiciones fijas y no pueden moverse en la red iónica. Al fundirse o al disolverse, se rompe la estructura cristalina, los iones (cargas eléctricas) quedan libres y pueden conducir la electricidad.

En general son solubles, lo son en disolventes como el agua, pero no en otros disolventes como la gasolina, el benceno o el tetracloruro de carbono.

Cuadro N°3 Temperaturas de fusión de diversos compuestos iónicos

Compuesto	Temperatura de Fusión (°C)
KCl	776
NaCl	801
BaSO₄	1600

Reglas de solubilidad

Muchos de los compuestos iónicos que encontramos casi a diario, como la sal de mesa, el bicarbonato para hornear y los fertilizantes para las plantas caseras, son solubles en agua. Por ello, resulta tentador concluir que todos los compuestos iónicos son solubles en agua, cosa que no es verdad. Aunque muchos compuestos iónicos son solubles en agua, algunos son pocos solubles y otros parcialmente no se disuelven. Esto último sucede no porque sus iones carezcan de afinidad por las moléculas de agua, sino por que las fuerzas que mantienen a los iones en la red cristalina son tan fuertes que las moléculas del agua no pueden llevarse los iones.

Cuadro N° 4 Reglas de solubilidad de compuestos iónicos.

IONES	SOLUBILIDAD EN AGUA
Amonio NH₄⁺, sodio Na⁺y potasio K⁺	Todas las sales de amonio, sodio y potasio son solubles
Nitratos NO₃^-	Todos los nitratos son solubles
Cloruros Cl^-	Todos los cloruros son solubles excepto AgCl, AgCl₂ y PbCl₂
Sulfatos SO₄^2-	La mayor parte de los sulfatos son solubles; las excepciones incluyen SrSO₄, BaSO₄ y PbSO₄
Cloratos ClO₃^-	Todos los cloratos son solubles
Percloratos ClO₄^-	Todos los percloratos son solubles
Acetatos CH₃CO₂^-	Todos los acetatos son solubles
Fosfatos PO₄^3-	Todos los fosfatos son insolubles, excepto los de NH₄⁺ y los elementos del grupo IA (cationes de metales alcalinos)
Carbonatos CO₃^2-	Todos los carbonatos son insolubles, excepto los de NH₄⁺ y los elementos del grupo IA (cationes de metales alcalinos)
Hidróxidos OH^-	Todos los hidróxidos son insolubles, excepto los de NH₄⁺ y los elementos del grupo IA (cationes de metales alcalinos), Sr(OH)₂ y Ba(OH)₂, Ca(OH)₂ es ligeramente soluble
Óxidos O^2-	Todos los óxidos son insolubles, excepto los de los elementos del grupo IA (cationes de metales alcalinos)
Oxalatos C₂O₄^2-	Todos los oxalatos son insolubles, excepto los de NH₄⁺ y los elementos del grupo IA (cationes de metales alcalinos)
Sulfuros S^2-	Todos los sulfuros son insolubles, excepto los de NH₄⁺ y los elementos del grupo 1A (Cationes de metales alcalinos) y del grupo IIA (MgS,CaS y BaS son poco solubles)

Las reglas de solubilidad del cuadro N°4 son pautas generales que nos permiten predecir la solubilidad en agua de los compuestos iónicos con base en los iones que contienen. Si un compuesto contiene al menos uno de los iones indicados para compuestos solubles en el cuadro entonces el compuesto es al menos moderadamente soluble. El cuadro muestra ejemplos que ilustran las reglas de solubilidad, sobre todo la comparación entre los nitratos, cloruros e hidróxidos de diversos iones metálicos. Por ejemplo, supongamos que aplicamos las reglas de solubilidad para averiguar si el NiSO₄es soluble en agua. El NiSO₄ contiene iones Ni²⁺ y SO₄^2-. Aunque el Ni²⁺ no se menciona en la tabla las sustancias que contienen SO₄^2-se describen como solubles (con excepción de SrSO₄, BaSO₄ y PbSO₄. Puesto que el NiSO₄ contiene un ion SO₄^2- que indica solubilidad, predecimos que es soluble. Otros ejemplos son el AgNO₃y el Cu(NO₃)₂, no todos los nitratos son solubles. El Cu(OH)₂ y el AgOH, como la mayor parte de los hidróxidos, son insoluble. El CdS el Sb₂S₃ y el PbS como casi todos los sulfuros, son insolubles; pero el (NH₄)₂S es la excepción a la regla ya que es soluble.

Electrolitos y no electrolitos

“Agua dulce y “agua salada” son ejemplos de dos soluciones. Una diferencia significativa entre las dos se puede demostrar con un conductímetro. Que consiste en una fuente de electricidad que puede ser una batería o un contacto doméstico conectado a un foco. Uno de los cables se corta y a las dos puntas se les retira el aislamiento. Esto rompe el circuito. Si no juntamos las dos puntas, el foco no se prende. Si estas puntas separadas se colocan en agua destilada o en una solución de azúcar en agua, el foco no se enciende. No obstante, si son colocadas en una solución de sal, el foco se ilumina. El agua pura y una solución de azúcar en agua no conducen la electricidad y entonces no completan o cierran el circuito. El azúcar y otros solutos no conductores se llaman no electrolitos. Una solución acuosa de cloruro de sodio es un conductor eléctrico, y la sal es clasificada como un electrolito. ¿Pero como explicamos esta diferencia?

En la figura Nº 1 si se introduce en un vaso con agua destilada dos electrodos y los conectamos a una fuente de energía como se puede observar:

Figura N° 1. Electrolitos y no electrolitos

El flujo de corriente eléctrica involucra el transporte de cargas eléctricas, por consiguiente el hecho de que las soluciones de cloruro de sodio conduzcan la electricidad nos sugiere que ellas contienen especies cargadas eléctricamente. Estas especies se llaman iones, del griego “viajero”. Cuando el cloruro de sodio se disuelve en agua, se rompe en cationes cargados positivamente Na⁺ y aniones cargados negativamente Cl^-, que se mezclan uniformemente con las moléculas y se dispersan por toda la solución. Como los aniones y los cationes están en libertad de moverse dentro de la solución, ellos son los responsables de conducir la electricidad, es decir, llevan consigo cargas eléctricas. Te sorprendería si te decimos que los iones Na⁺ y Cl^- existen tanto en el salero como en la sopa. Veamos la razón, el cloruro de sodio es un arreglo cúbico tridimensional de iones sodio y cloruro ocupando posiciones alternas (fig.2.) Estos iones de carga opuesta se atraen una a otro por medio de enlaces iónicos que mantienen unido el cristal. En un compuesto iónico tal como el NaCl no existen moléculas unidas por enlaces covalentes, solo aniones y cationes.

Pero, ¿Por qué ciertos átomos pierden y ganan electrones para formar iones?

La respuesta involucra a la estructura electrónica. Un átomo de sodio tiene un solo electrón en su último nivel de energía. Un átomo de cloro, tiene siete, para ambos, la estabilidad se asocia con tener ocho electrones en su último nivel “Regla de octeto”.

FIGURA Nº 2 Enlaces iónicos que mantienen unido el cristal de NaCl

Los compuestos iónicos que se disocian totalmente (100%) en solución acuosa se conocen como electrolitos fuertes, mientras que aquellas que se convierten parcialmente en iones en solución, se conocen como electrolitos débiles.

Los términos catión y anión se derivan de las palabras griegas ion (viajero), kata (hacia abajo) y ana (hacia arriba).

Solubilidad de los compuestos iónicos

Muchos compuestos iónicos son completamente solubles en agua. Cuando una muestra sólida es colocada en agua, las moléculas polares de H₂O son atraídas hacia los iones individuales. El átomo de oxigeno de la molécula de agua tienen una carga neta negativa y es atraído hacia los cationes. Debido a su carga positiva, los átomos de hidrógeno del agua son atraídos hacia los aniones del soluto. Los iones son entonces rodeados por moléculas de agua, los cuales forman una pantalla impidiendo la atracción de los iones de cargas opuestas. La atracción anión-catión disminuye, mientras la atracción entre los iones y las moléculas de H₂O es considerable. El resultado es que los iones son jalados fuera del sólido y hacia la solución. En disolución, los compuestos iónicos se ionizan en sus cationes y aniones. La siguiente ecuación y la figura Nº 3 representan este proceso para el cloruro de sodio y agua:

NaCl_(s) + H₂O_(l) Na+_(ac)+ Cl^-_(ac).

FIGURA Nº 3. Ionización del cloruro de sodio en disolución acuosa

La (ac) en la ecuación indica que los iones están presentes en solución acuosa. Esto significa que cada ion está rodeado de una capa envolvente de molécula de agua que conserva separados a los iones de carga opuesta como se representa en la figura Nº 4

FIGURA Nº 4. Iones en solución

En la figura se observa la organización de las moléculas de agua alrededor de los iones con los átomos de oxigeno más próximos a los cationes y los átomos de hidrogeno más próximos a los aniones. De esta forma existen los iones en solución.