Fig. 2.2. Legătura ionică: formarea clorurii de sodiu

Bazele chimice ale anatomiei și fiziologiei (Biologie Barron's, p. 24)

Figura urmărește, pas cu pas, cum ia naștere o legătură ionică între un atom de sodiu (Na\ce{Na}) și unul de clor (Cl\ce{Cl}). Se citește de la stânga la dreapta: întâi cei doi atomi neutri, cu săgeata curbată „Transfer de electroni” între ei, iar după săgeata dreaptă, în dreapta, cei doi ioni rezultați, însoțiți de semnul plus și, respectiv, de semnul minus, și numiți împreună clorură de sodiu. Fiecare atom este desenat ca în Figura 2.1: nucleul în mijloc, cu numărul de protoni (P) și de neutroni (N) scris înăuntru, iar electronii ca puncte pe straturile din jurul lui.

Punctul de plecare: doi atomi neutri

  • Sodiul are 11 protoni și 11 electroni, așezați pe trei straturi: 2, 8 și 1. Singurul electron de pe stratul extern este desenat chiar pe partea dinspre clor, acolo de unde pleacă săgeata.
  • Clorul are 17 protoni și 17 electroni, tot pe trei straturi: 2, 8 și 7. Stratului extern îi lipsește un singur electron ca să ajungă la opt, iar în desen locul rămas liber se vede pe partea dinspre sodiu.

La amândoi, numărul de protoni este egal cu cel de electroni, așa că atomii sunt neutri. Niciunul nu are însă stratul extern complet, iar atomii sunt cei mai stabili atunci când pe stratul extern se află un număr complet de electroni, doi (la hidrogen și heliu) sau opt. De aceea un atom tinde să primească sau să cedeze electroni până când stratul extern este complet și atomul devine stabil.

Transferul de electroni

Pentru a se forma o legătură, atomii trebuie să se apropie îndeajuns, astfel încât straturile lor electronice să se suprapună. Săgeata curbată arată ce se întâmplă atunci: electronul singuratic al sodiului este cedat clorului. Sodiul rămâne fără al treilea strat, iar stratul de dedesubt, cu opt electroni, devine noul lui strat extern, deja complet, așa că în desen ionul de sodiu apare mai mic, cu doar două straturi. Clorul își umple locul liber și ajunge și el la opt electroni pe stratul extern. Pentru sodiu, pierderea electronului este o oxidare, iar pentru clor primirea lui este o reducere, două tipuri de reacții care au loc împreună, ca reacții de oxido-reducere.

Rezultatul: doi ioni cu sarcini opuse

Nucleele au rămas neatinse, cu același număr de protoni, deci avem în continuare sodiu și clor. S-a rupt însă echilibrul dintre sarcini:

  • Ionul de sodiu are 11 protoni și doar 10 electroni. Un proton în plus înseamnă o sarcină pozitivă, de unde notația NaX+\ce{Na+}.
  • Ionul de clor are 17 protoni și 18 electroni. Un electron în plus înseamnă o sarcină negativă, de unde notația ClX\ce{Cl-}.

Atomii care pierd sau primesc electroni se încarcă și devin ioni. Ionii de sodiu, de calciu, de potasiu și multe alte tipuri de ioni sunt importanți în fiziologia umană.

Legătura ionică propriu-zisă

Cei doi ioni au sarcini electrice opuse, iar ionii cu sarcini opuse se atrag între ei. Chiar această atracție este legătura ionică, motiv pentru care ionii sunt desenați alături, uniți prin „și”, sub eticheta comună „Clorură de sodiu”: clorura de sodiu este formată din ioni de sodiu și de clor combinați exact în acest fel. În Tabelul 2.2, care compară cele trei tipuri de legături chimice (ionice, covalente și de hidrogen), legătura ionică are ca bază chimică atracția dintre ioni cu sarcini opuse, este trecută la legături puternice și are drept exemplu tocmai clorura de sodiu. Al doilea tip de legătură, cea covalentă, se formează altfel: atomii nu cedează electroni, ci pun în comun unul sau mai mulți (Figura 2.3).