Ion
Un ion es un átomo o grupo de átomos con carga eléctrica por haber ganado o perdido electrones.
Un ion es un átomo o un grupo de átomos que ha ganado o perdido electrones y, por tanto, tiene carga eléctrica neta. Si pierde electrones queda con carga positiva y se llama catión; si los gana, queda con carga negativa y se llama anión. Los iones son la base del enlace iónico, de las sales y de procesos vitales como la transmisión del impulso nervioso.
¿Qué es un ion?
Un átomo neutro tiene tantos protones (carga positiva) como electrones (carga negativa). Los protones no cambian en las reacciones químicas ordinarias, pero los electrones externos sí pueden ceder o capturarse. Cuando esto sucede, el equilibrio de cargas se rompe y aparece un ion.
El término fue introducido por Michael Faraday en 1834, a propuesta del erudito William Whewell, a partir del griego ion, «que va» o «viajero», porque observó que ciertas partículas viajan hacia los electrodos durante la electrólisis. Más tarde Svante Arrhenius explicó que las sales se disocian en iones al disolverse en agua.
Tipos de iones
- Cationes: iones positivos, formados al perder electrones. Suelen proceder de los metales: Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Fe³⁺.
- Aniones: iones negativos, formados al ganar electrones. Suelen proceder de los no metales: Cl⁻, O²⁻, S²⁻.
- Iones monoatómicos: constan de un solo átomo (Mg²⁺, F⁻).
- Iones poliatómicos: grupo de átomos unidos con carga neta: amonio (NH₄⁺), hidróxido (OH⁻), nitrato (NO₃⁻), sulfato (SO₄²⁻), carbonato (CO₃²⁻).
Cómo se forman
Los átomos tienden a adquirir la configuración electrónica de un gas noble, con ocho electrones en la última capa (regla del octeto). El sodio (Z = 11, un electrón en la capa externa) cede ese electrón y se convierte en Na⁺; el cloro (siete electrones externos) acepta uno y se convierte en Cl⁻:
Perder un electrón exige energía, llamada energía de ionización, y ganarlo suele liberarla (afinidad electrónica). Por eso los metales de los grupos 1 y 2 forman cationes con facilidad, mientras que los halógenos y el oxígeno forman aniones.
Los iones también se generan con otros procesos: la disolución de sales en agua, la electrólisis, la radiación o las descargas eléctricas en un gas.
Propiedades de los iones
- Tamaño: un catión es más pequeño que su átomo de origen, porque pierde una capa o disminuye la repulsión entre electrones; un anión es más grande.
- Atracción electrostática: cargas opuestas se atraen; así se forma el enlace iónico y las redes cristalinas, como la del NaCl.
- Conducción eléctrica: los iones disueltos o fundidos permiten el paso de la corriente (véase conductividad eléctrica).
- Reactividad distinta: el sodio metálico reacciona violentamente con el agua; el ion Na⁺ es estable y está presente en el agua de mar.
Importancia y aplicaciones
- Biología: los iones Na⁺ y K⁺ generan los impulsos nerviosos; el Ca²⁺ interviene en la contracción muscular y en huesos y dientes; el Fe²⁺ forma parte de la hemoglobina.
- Salud: las bebidas isotónicas y los sueros reponen electrolitos, iones esenciales para el organismo.
- Acidez: el pH mide la concentración de iones hidrógeno (H⁺) en una disolución, y los ácidos y bases se definen por su comportamiento con estos iones.
- Industria: las baterías de ion litio mueven iones Li⁺ entre electrodos; la electrólisis permite obtener aluminio, cloro y sosa.
- Tratamiento del agua: las resinas de intercambio iónico retiran iones de calcio y magnesio para ablandarla.
Ejercicios resueltos
1. El magnesio (Z = 12) forma el ion Mg²⁺. ¿Cuántos protones y electrones tiene?
Los protones no cambian: 12 protones. Al perder dos electrones pasa de 12 a 10 electrones, con lo que la carga neta es +12 − 10 = +2.
2. El azufre (Z = 16) forma S²⁻. ¿Cuántos electrones tiene el ion y qué gas noble recuerda su configuración?
Gana dos electrones: 16 + 2 = 18 electrones, igual que el argón (Z = 18), por lo que su configuración electrónica es la de ese gas noble.
3. Escribe la fórmula del compuesto formado por Al³⁺ y O²⁻.
La suma de cargas debe ser cero: 2 × (+3) = +6 y 3 × (−2) = −6. Fórmula: Al₂O₃ (óxido de aluminio).
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia hay entre catión y anión?
El catión es un ion con carga positiva, porque ha perdido electrones; el anión tiene carga negativa, porque los ha ganado. Una regla útil: el catión pierde y el anión gana.
¿Qué es un ion poliatómico?
Es un grupo de átomos unidos por enlaces covalentes que, en conjunto, tienen carga neta, como el sulfato (SO₄²⁻) o el amonio (NH₄⁺).
¿Por qué los iones conducen la electricidad en disolución?
Porque, al ser partículas cargadas, se mueven hacia los electrodos de signo contrario y transportan la carga a través del líquido.
¿Cambia el número de protones al formarse un ion?
No. Solo varía el número de electrones. Si cambiaran los protones, el átomo dejaría de pertenecer al mismo elemento.
¿Qué son los electrolitos?
Son sustancias que, disueltas en agua, liberan iones y conducen la corriente. En el cuerpo humano destacan el sodio, el potasio, el calcio y el cloruro.
Referencias
- Brown, T. L., LeMay, H. E. y Bursten, B. E. Química: la ciencia central. Pearson Educación.
- Atkins, P. y Jones, L. Principios de química: los caminos del descubrimiento. Editorial Médica Panamericana.
- Faraday, M. (1834). Experimental Researches in Electricity, séptima serie. Londres.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2024). «Ion». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/quimica/ion/
