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Se define como ion a un átomo o molécula que ganó o perdió uno o más de sus electrones de valencia, y al hacerlo adquirió carga eléctrica positiva o negativa. Este fenómeno también se conoce como ionización, y es un cambio en el número de protones (partículas con carga positiva) y electrones (partículas con carga negativa) que constituyen el átomo o la molécula. Un ejemplo común es el átomo de cloro (Cl) que cuando gana un electrón se convierte en el ion cloruro (Cl–).
Breve historia del ion
La palabra “ion” proviene del griego ἰών, y significa «irse». En este caso, el término ion hace referencia a los electrones que «se van» de un átomo o molécula. El físico y químico británico Michael Faraday (1791-1867) fue el primero en utilizar dicho término. También introdujo otros conceptos claves como electrodo, ánodo y cátodo, a principios del siglo XIX.
Posteriormente, el científico sueco Svante Arrhenius (1859-1927) logró explicar que, al formarse una solución, la sal se separa en partículas cargadas, llamadas iones, y que las reacciones químicas en esa solución son reacciones entre los iones. Por esta investigación recibió el Premio Nobel de Química en el año 1903.
Tipos de iones
Los iones se pueden dividir en: monoatómicos o poliatómicos, según el número de átomos que posean; y en aniones y cationes, de acuerdo al número de electrones ganados o perdidos.
Iones monoatómicos y poliatómicos
Los iones se pueden clasificar en:
- Iones monoatómicos. Son iones formados por un solo átomo. Un ejemplo de este tipo de iones es la plata (Ag+).
- Iones poliatómicos. Son iones constituidos por dos o más átomos, como es el caso del nitrato (NO3–.).
Características de los aniones y cationes
Los aniones son iones que poseen una carga neta negativa. Es decir, que tienen más electrones que protones. A diferencia de los cationes, la carga de un anión se expresa con el superíndice «–» después de la fórmula, precedido por el número de cargas negativas, o sin número si solo tiene una carga. Por ejemplo, el sulfuro se formula así: S2-. Por su parte el anión sulfato se forma por la pérdida de dos protones (iones hidrógeno) del ácido sulfúrico (H2SO4), y se formula SO4 2-.
Ejemplos de aniones
Algunos ejemplos de aniones son:
- Bromuro:Br−
- Carburo: C4−
- Cloruro: Cl−
- Fluoruro: F−
- Nitruro: N3−
- Óxido: O2−
- Peróxido: O22−
- Yoduro: I−
Los cationes son iones con una carga neta positiva ya que el número de protones que poseen es mayor que el número de electrones. La fórmula del catión se expresa añadiendo un superíndice, que en este caso es el signo “+”. Cuando el signo aparece solo, significa que ganó un solo electrón. Un ejemplo de ello es el hidrógeno, cuya fórmula se indica así: H+. En otros casos, cuando el ion obtiene más de un electrón, se agrega la cantidad delante del signo. Por ejemplo, el calcio se escribe así: Ca 2+, es decir, que se trata de un catión con una carga de 2 electrones.
Ejemplos de cationes
Otros ejemplos comunes de cationes son:
- Sodio: Na+
- Aluminio: Al3+
- Cromo: Cr2+
- Cobre: Cu+ (cuproso), Cu2+ (cúprico)
- Litio: Li+
- Magnesio: Mg2+
- Potasio: K+
- Zinc: Zn2+
En general, los cationes y aniones, como presentan cargas opuestas, se atraen unos a otros. Por el contrario, los cationes repelen a otros cationes y los aniones rechazan a otros aniones. Esto los convierte en especies químicas reactivas. Los aniones y cationes forman fácilmente distintos compuestos, en especial sales.
Para recordar fácilmente la diferencia entre aniones y cationes, conviene asociar la letra “t” de la palabra cationes con el signo «más». En los aniones, la letra “n” se puede asociar con la palabra “negativo”.
