O íon é um átomo ou molécula que perdeu elétrons (cátion) ou ganhou elétrons (ânion) durante uma reação química. Deste modo, o átomo saiu do seu estado fundamental neutro e ganhou carga elétrica.
No exemplo abaixo, podemos notar que o átomo de hidrogênio possui um próton e um elétron. Com a remoção de um elétron há formação de um cátion (esquerda) e a adição de um elétron é gerado um ânion (direita).
O átomo e o íon
Mas antes de falar sobre o íon e suas propriedades é fundamental conhecer o átomo. Tal espécie química, considerada a unidade básica da matéria, é formada por partículas subatômicas: prótons, elétrons e nêutrons.
Na parte central do átomo há o seu núcleo formado por prótons (cargas elétricas positivas) e nêutrons (sem carga elétricas). Ao redor do núcleo há uma nuvem chamada de eletrosfera, que é carregada de elétrons (cargas elétricas negativas).
O átomo possui alguns propriedades básicas:
- Cada átomo está associado apenas a um elemento químico;
- O peso atômico indica o número total de prótons e nêutrons no núcleo;
- Normalmente os átomos possuem o mesmo número de prótons e elétrons;
- Átomos que ganham ou perdem elétrons são chamados de íons.
É importante ressaltar, que na maioria dos casos, a transformação do átomo em íon se dá pela perda de elétrons, pois a perda de prótons é extremamente rara. Com base nas explicações anteriores há três situações em relação ao átomo e a sua carga:
- Átomo neutro: número de prótons e elétrons em igual quantidade;
- Cátion: átomo positivo, com mais prótons do que elétrons;
- Ânion: átomo negativo, com mais elétrons do que prótons.
Cátion
Algumas substâncias possuem uma estrutura propícia para formação de cátions, ou seja, perda de elétrons por ionização. A maioria deles são os metais alcalinos e metais alcalinos terrosos, localizados, respectivamente, nas famílias IA e IIA da tabela periódica.
De acordo com a quantidade de carga positiva, os cátions podem ser classificados como:
- Monopositivos: carga +1
- Dipositivos: carga +2
- Tripositivos: carga +3
- Tretapositivos: carga +4
Ânion
Em um ânion, o número de elétrons na última camada será maior que o número de prótons, mas para que isto aconteça é preciso que o átomo ganhe elétrons na camada de valência.
Os ânions são ametais e com alta capacidade de eletronegatividade que realizam ligações iônicas com os metais. Deste modo, ao realizarem essas ligações atraem elétrons dos metais, ficando com uma carga negativa maior e tornando-se um ânion.
De acordo com a quantidade de carga negativa, os ânions podem ser classificados como:
- Monovalentes: carga -1
- Bivalentes: carga -2
- Trivalentes: carga -3
- Tetravalentes: carga -4
Ionização
A ionização corresponde ao processo de formação do íon, que acontece quando átomos ou moléculas neutras adquirem carga elétrica através do contato com água. A ionização também pode ocorrer por radiação, mas aqui trataremos apenas por solução aquosa.
Quando uma substância molecular (formada por ligação covalente) é misturada com água há formação de íons. Por exemplo, as moléculas neutras do ácido clorídrico (HCl) reagem com as moléculas de água (H2O) produzindo os íons H3O+ e Cl-, de acordo com a equação abaixo:
HCℓ(aq) + H2O(l) → H3O+(aq) + Cℓ-(aq)
Outro exemplo de ionização acontece com as pilhas e baterias. Por meio da formação de íons, elas conseguem manter uma diferença de potencial elétrico em um sistema e fornecer energia através de correntes elétricas.
Observe abaixo a reação que acontece com as placas de chumbo (Pb), revestidas com óxido de chumbo IV (PbO2) e mergulhadas em uma solução de ácido sulfúrico (H2SO4).
As placas de chumbo são denominadas ânodo (polo negativo) da bateria, pois perdem elétrons:
Pb + HSO4- + H2O ⇄ PbSO4 + H3O+ + 2e-
E as placas revestidas de óxido de chumbo IV são chamadas de cátodo (polo positivo) da bateria, pois ganham os elétrons perdidos das outras placas, gerando corrente elétrica:
PbO2 + HSO4- + H3O+ + 2e- ⇄ PbSO4 + 5 H2O
Ligação iônica
Esse tipo de ligação ocorre entre s átomos que reagem entre si com objetivo de alcançarem a estabilidade. De acordo com a Teoria do Octeto, a estabilidade ocorre quando há oito elétrons na camada de valência.
A ligação iônica, também chamada de ligação eletrovalente, só acontece entre íons. Sendo assim, um ânion se une com um cátion gerando um composto iônico por meio da atração eletrostática que existe entre eles. Enquanto um átomo ganha elétrons, o outro perde.
Os metais das famílias IA (Metais Alcalinos), IIA (Metais Alcalino-Terrosos) e IIIA (família do Boro) têm mais facilidade de perder elétrons. Já os ametais das famílias VA (família do Nitrogênio), VIA (Calcogênios) e VIIA (Halogênios) possuem facilidade em ganhar elétrons.
A molécula do cloreto de Magnésio (MgCl2) possui um átomo de magnésio, um metal da família IIA, e dois átomos de cloro, um ametal da família VIIA. Confira abaixo a ligação iônica realizada por esse composto: