Quando um átomo ou molécula perde a sua neutralidade elétrica passa a receber a denominação de íon. O processo associado ao ganho ou a perda de um ou mais elétrons que caracteriza a estrutura atômica de um átomo ou composto neutro é chamado de ionização. Os conhecimentos mais básicos da formação de íons são atribuídos ao químico inglês Humphry Davy (1778–1829) e ao seu discípulo, Michael Faraday (1791–1867). Por exemplo: ânions cloretos, catião cálcio, ânion sulfureto.
Quando se apresentam dissolvidos, os íons são a base de importantes processos industriais como a eletrólise e dão fundamento a dispositivos essenciais do mundo moderno como pilhas e acumuladores. Nos processos de oxidações e reduções enzimáticas, tão característicos em inumeráveis reações bioquímicas que ocorrem nos seres vivos, participam diferentes íons.
Os elementos que normalmente apresentam maior facilidade para se ionizar positivamente (para perder elétrons e assim gerar catiões) são os metais. Certos não metais geralmente formam ânions e gases nobres como hélio ou argônio não formam íons.
Em geral, os íons são quimicamente mais reativos do que os átomos e as moléculas neutras e podem ser monoatômicos ou poliatômicos, inorgânicos ou orgânicos.
- Veja também: Ligação iônica
Ânions e cátions
Quando um átomo eletricamente neutro ganha um ou mais elétrons, se forma um ânion. Pois são atraídos pelo ânodo, que é um eletrodo em que uma substância libera elétrons, ou seja, oxida, e isto ocorre através de uma reação de oxidação.
Por outro lado, quando um átomo eletricamente neutro perde um ou mais elétrons, forma-se um cátion, que são atraídos pelo cátodo, que é um eletrodo no qual uma substância ganha elétrons, ou seja, é reduzido, e isto ocorre através de uma reação de redução. Os elétrons que se perdem são os do último nível de energia do átomo neutro.
Nos ânions, cada elétron do átomo, que é originalmente neutro, está fortemente retido pela carga positiva do núcleo. No entanto, e ao contrário do resto dos outros elétrons do átomo, nos ânions o elétron adicional não está vinculado ao núcleo por forças coulombianas, (forças de interação elétrica de duas cargas pontuais que estão em repouso e são diretamente proporcionais à multiplicação da magnitude das duas cargas e inversamente proporcionais ao quadrado da distância que separa as duas cargas).
Assim, nos ânions, o elétron adicional está ligado pela polarização do átomo neutro. Devido à adição de elétrons, os ânions são maiores do que o átomo neutro correspondente, enquanto o tamanho dos cátions é inferior ao dos átomos neutros correspondentes, devido à perda de elétrons.
À temperatura ambiente, muitos íons de sinal oposto se unem fortemente entre si segundo um esquema regular e ordenado que dá lugar à formação de cristais, como o sal de mesa (cloreto de sódio). Frequentemente, quando os sais se dissolvem em um solvente, ionizam-se facilmente.
Exemplos de íons
Listam-se abaixo 20 exemplos de íons, incluindo ânions, cátions, íons monoatômicos e poliatômicos.
- Ânions cloretos (Cl–)
- Ânions sulfatos (SO42-)
- Ânions nitratos (NO3-)
- Cátion cálcio (Ca2+)
- Cátion manganês (II) (Mn2+)
- Ânion hipoclorito (Clo–)
- Cátion amônia (NH4+)
- Cátion férrico (Fe3+)
- Cátion ferroso (Fe2+)
- Cátion magnésio (Mg2+)
- Ânions silicatos ( [SiO4]4- )
- Ânions boratos ( [BO3]3- )
- Ânion permanganato (MnO4-)
- Ânion sulfeto (S2-)
- Ânion fosfato (PO43-)
- Ânion metafosfato (PO3–)
- Ânion carbonatos (CO32-)
- Ânion citrato ( [C3H5O (COO)3]3-)
- Ânion malato ([C4H4O5]2-)
- Ânion acetato ( [C2H3O2]– )
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