3º AÑO IPEA 214 IONES: CATIONES Y ANIONES

¿Qué son los iones?

los  iones son componentes esenciales de la materia tanto inerte como viva. Son partículas con carga eléctrica neta que participan en un buen número de fenómenos químicos.

A la temperatura ambiente, los iones de signo opuesto se unen entre sí fuertemente siguiendo un esquema regular y ordenado que se manifiesta bajo la forma de un cristal. En disolución, son la base de procesos como la electrólisis y el fundamento de aplicaciones como las pilas y los acumuladores.

Faraday realizó sus experiencias con disoluciones salinas de forma que los iones positivos son atraídos por el electrodo negativo y los negativos por el electrodo positivo. Esta disolución iónica recibe el nombre de electrolito.

Aun cuando la materia se presenta la mayor parte de las veces carente de propiedades eléctricas, son éstas las responsables, en gran medida, de su constitución y estructura. Un grano de sal, una gota de limón o un trozo de mármol contienen millones de átomos o conjuntos de átomos que han perdido su neutralidad eléctrica característica y se han convertido en iones.

Las fuerzas eléctricas entre iones de signo opuesto son las responsables del aspecto sólido y consistente que ofrece un cristal de cloruro de sodio. La composición iónica de una gota de limón hace de ella un conductor de la corriente eléctrica, siendo los iones presentes en la disolución los portadores de carga y energía eléctricas.

Los procesos químicos en los cuales las sustancias reaccionantes ceden o captan electrones implican la formación de iones o su neutralización. El enlace iónico, la electrólisis y los procesos de oxidación-reducción son algunos de los fenómenos naturales en los que los iones desempeñan el papel principal.

Un poco de historia

el  estudio de la composición de las sustancias químicas llevó al químico inglés Humphry Davy (1778-1829) a investigar la influencia de la corriente eléctrica en la separación de diferentes sustancias compuestas. Ensayó infructuosamente con sustancias sólidas para más tarde probar con las mismas sustancias fundidas. El paso de la corriente alimentada por una potente batería construida a propósito permitió finalmente a Davy separar diferentes compuestos en sus elementos constituyentes.

Michel Faraday (1791-1867), discípulo de Davy, extendió los estudios de su maestro a disoluciones e introdujo, por primera vez, el nombre de electrólisis para referirse a la separación o ruptura de sustancias compuestas mediante la corriente eléctrica. La observación de que las disoluciones salinas eran capaces de conducir la corriente eléctrica llevó a Faraday a considerar que deberían existir en tales disoluciones partículas cargadas cuyo movimiento entre los dos conductores extremos o electrodos, colocados dentro de la disolución, constituiría la corriente eléctrica. A tales partículas cargadas las llamó iones, que en griego significa viajero. El electrodo positivo recibió el nombre de ánodo; hacia él viajarían los iones negativos que llamó aniones. Por su parte el electrodo negativo o cátodo atraería a los iones positivos, que por dirigirse al cátodo los denominó cationes.

El concepto de ion

Un ion es un átomo o grupo de átomos cargado eléctricamente. Un ion positivo es un catión y un ion negativo es un anión.

La formación de los iones a partir de los átomos es, en esencia, un proceso de pérdida o ganancia de electrones. Así, cuando un átomo como el de sodio (Na) pierde un electrón (e^-) se convierte () en el catión Na⁺:

Na - 1 e^-  Na⁺
(18.1)

Si un átomo de oxígeno gana dos electrones se convierte en el anión O^2- :

O + 2 e-  O^2-
(18.2)

Cuando un ion sencillo se une con moléculas neutras o con otro ion de signo opuesto que no compensa totalmente su carga, se forma un ion complejo. Tal es el caso del ion amonio NH₄⁺ producido por la unión del ion hidrógeno con la molécula de amoníaco NH3:

H + NH₃   NH₄⁺

o del ion hidronio formado por la unión del ion hidrógeno con la molécula de agua H2O:

H⁺ + H2O   H₃O⁺

Un ión hidronio. Los iones son átomos o grupos de átomos que han perdido su neutralidad eléctrica característica. H⁺ es un ion simple que puede unirse a una molécula de agua para formar un ion complejo, el ion hidronio H3O⁺

Aun cuando los iones proceden de los átomos son, desde un punto de vista químico, muy diferentes de ellos. Así, la sustancia sodio metálico, compuesta por átomos de sodio Na, reacciona enérgicamente con el agua, mientras que el ion sodio Na+ no lo hace.

Debido a las diferencias existentes en su configuración electrónica, átomos e iones suelen presentar diferencias notables en su capacidad para reaccionar químicamente con otras sustancias.