¿Por qué las sales forman cristales en lugar de formar dímeros o compuestos similares pequeños (por ejemplo, el CaCl2 solo estaría compuesto de tres átomos por esta lógica)? Las cargas están equilibradas con solo unos pocos átomos, ¿por qué los cristales son favorables?

¡Buena pregunta!

Hablemos del tamaño relativo. Para usar su ejemplo, cloruro de calcio, el catión de calcio es aproximadamente 114 pm, donde el anión cloruro es aproximadamente 167 pm. Entonces el anión cloruro es mucho más grande que el catión calcio. La unidad de fórmula, CaCl2, sería como una pelota de béisbol que se asocia con un par de softballs de 12 “. Ahora recuerde que estas son especies cargadas. No hay forma de que los dos iones de cloruro puedan proteger completamente el catión de calcio. Otros iones de cloruro vendrán y quieren pasar el rato cerca del catión de calcio. Técnicamente, experimentarán una atracción electrostática al catión. Recuerde que no se forman enlaces aquí. Cada cloruro es una entidad independiente y no realiza un seguimiento de qué calcio es “se supone” que se está uniendo. Se moverán hasta alcanzar un estado de equilibrio que maximice la carga promedio que experimenta cada ion.

Durante un período de tiempo razonablemente corto, encontrará que cada calcio ha estado rodeado por un grupo de seis aniones de cloruro, y cada anión cloruro está rodeado por un grupo de cuatro cationes de calcio. Los aniones forman una disposición octaédrica alrededor del catión calcio, y los iones calcio forman un tetraedro alrededor del anión cloruro.

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Así que hemos visto que debido a que los iones son atraídos solo por fuerzas electrostáticas y debido a la disparidad de tamaño entre cationes y aniones (los aniones son generalmente más grandes), no hay preferencia de un catión por ningún anión específico. En cambio, la colección de cationes y aniones llegará a un equilibrio donde cada uno tiene una pieza de varios iones cercanos de la carga opuesta.