Íon: Conheça Sua Função e Diferença Entre Ânions e Cátions

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Um íon é um átomo ou molécula que tem um liquido diferente de zero carga elétrica. (O número total de elétrons não é igual ao seu número total de prótons). Um cátion é um íon carregado positivamente, enquanto um ânion é carregado negativamente.

Portanto, uma molécula de cátion tem um próton de hidrogênio sem seu elétron, e um ânion um elétron extra. Por causa de suas cargas elétricas opostas, cátions e ânions se atraem e formam compostos iônicos.

Os íons que consistem em apenas um único átomo são denominados íons atômicos ou monatômicos; enquanto dois ou mais átomos formam íons moleculares ou íons poliatômicos. No caso da ionização física em um meio, como um gás, pares de íons são criados por colisões de íons; onde cada par gerado consiste de um elétron livre e um íon positivo.

Íons também são criados por interações químicas, como a dissolução de um sal em líquidos ou por outros meios; como passar uma corrente direta através de uma solução condutora, dissolvendo um ânodo via ionização.

Descoberta do Íon

O termo íon foi introduzido pelo físico e químico inglês Michael Faraday em 1834 para as espécies então desconhecidas que vão de um eletrodo para outro através de meio aquoso.

Faraday não conhecia a natureza dessas espécies, mas sabia que, uma vez que os metais se dissolviam em uma solução em um eletrodo, o metal novo surgia de uma solução no outro eletrodo; que algum tipo de substância passou pela solução em uma corrente. Isso transmite matéria de um lugar para o outro.

Faraday também introduziu as palavras ânion para um íon carregado negativamente e cátion para um íon carregado positivamente. Na nomenclatura de Faraday, os cátions eram nomeados porque eram atraídos pelo catodo em um dispositivo galvânico e os ânions eram nomeados devido à sua atração pelo ânodo.

Características

Íons em seu estado gasoso são altamente reativos. Irão interagir rapidamente com íons de carga oposta para dar moléculas neutras ou sais iônicos.

Os íons também são produzidos no estado liquido ou solido quando os sais interagem com solventes (água, por exemplo) para produzir Ions solvatados, que são mais estáveis, por razões envolvendo uma combinação de energia e entropia conforme os íons se afastam um do outro para interagir com o liquido.

Essas espécies estabilizadas são mais comumente encontradas no ambiente em baixas temperaturas. Um exemplo comum são os íons presentes na água do mar, que são derivados dos sais dissolvidos.

Todos os íons são carregados, o que significa que, como todos os objetos carregados, eles são:

  • Atraídos por cargas opostas,
  • Repelido por cargas iguais,
  • Quando em movimento, suas trajetórias podem ser desviados por um campo magnético.

Elétrons, devido à sua massa menor e, portanto, maiores propriedades de preenchimento do espaço como ondas de matéria, determinam o tamanho dos átomos e moléculas que possuem elétrons.

Assim, os ânions são maiores molécula ou átomo perante, à medida que os elétrons excessivos se repelem e aumentam o tamanho físico do íon, porque seu tamanho é determinado pela nuvem de elétrons.

Como tal, em geral, os cátions são menores que o átomo ou molécula correspondente devido ao tamanho menor de sua nuvem de elétrons. Um cátion particular (do hidrogênio) não contém elétrons e, portanto, consiste de um único próton – muito menor que o átomo de hidrogênio original.

Ânions e Cátions

Como a carga elétrica em um próton é igual em magnitude à carga elétrica liquida em um íon é igual ao número de prótons no íon menos o número de elétrons.

Um ânion de (-) é um íon com mais elétrons do que prótons, dando-lhe uma carga líquida negativa.

Isso ocorre porque segundo a “Teoria do Octeto”, os átomos possuem a tendência de se estabilizarem e ficarem neutros (mesma quantidade de prótons e nêutrons), ou seja, com oito elétrons na última camada eletrônica (camada de valência).

Um cátion (+) é um íon com menor número de elétrons que prótons, dando-lhe uma carga positiva. Os cátions normalmente são formados por metais alcalinos (família IA) e metais alcalinos terrosos (família IIA).

Ocorrências Naturais

Os íons são onipresentes na natureza e são responsáveis por diversos fenômenos, desde a luminescência do sol até a existência da ionosfera da Terra. Átomos em seu estado iônico podem ter uma cor diferente dos átomos neutros, e assim a absorção de luz pelos íons metálicos dá a cor das pedras preciosas.

Na química orgânica e inorgânica (incluindo bioquímica), a interação de água e íons é extremamente importante; um exemplo é a energia que impulsiona a quebra do trifosfato de adenosina.

Tecnologia Relacionada

Íons podem ser quimicamente preparados usando várias fontes de íons, geralmente envolvendo alta tensão ou temperatura. Estes são utilizados em uma infinidade de dispositivos, tais como: espectrômetros de mesa; espectrômetros de emissão óptica; aceleradores de partículas; implantes de íons e motores iônicos.

Química

Formação

Formação de Íons Monatômicos

Os íons monatômicos são formados pelo ganho ou perda de elétrons para o invólucro de valência (o invólucro de elétrons mais externo) em um átomo. As camadas internas de um átomo são preenchidas com elétrons que estão ligados ao núcleo atômico carregado positivamente e, portanto, não participam desse tipo de interação química. O processo de ganhar ou perder elétrons de um átomo ou molécula neutra é chamado de ionização.

Os átomos podem ser ionizados por bombardeamento com radiação, mas o processo mais comum de ionização encontrado na química é a transferência de elétrons entre átomos ou moléculas. Esta transferência é impulsionada pela obtenção de configurações eletrônicas estáveis (“escudo fechado). Os átomos vão ganhar ou perder elétrons dependendo de qual ação requer menos energia.

Formação de Íons poliatômicos e Moleculares

Íons poliatômicos e moleculares são formados pelo ganho ou perda de íons elementares, como um próton, H+, em moléculas neutras.

Potencial de Ionização

A energia necessária para separar um elétron em seu menor estado de energia de um átomo ou molécula de um gás com menos carga elétrica líquida é chamada de potencial de ionização ou energia de ionização. O n th energia de ionização de um átomo é a energia necessária para retirar o seu nº de elétrons, após o primeiro n – 1 elétrons já tenham sido destacadas.

Ligação Iônica

A ligação iônica é um tipo de ligação química que surge da atração mútua de íons de cargas opostas. Íons de carga similar se repelem, e íons de cargas opostas se atraem. Portanto, os íons geralmente não existem por conta própria, mas se ligam a íons de carga oposta para formar uma rede cristalina.

O composto resultante é chamado de composto iônico, e diz-se que é mantido unido por ligação iônica. Em compostos iônicos, surgem distâncias características entre vizinhos iônicos; dos quais a extensão espacial e o raio iônico de íons individuais podem ser derivados.

Referências:

  1. Wikipédia, Ion, disponível neste link.
  2. Lana Magalhães, Toda Matéria, Íon, Cátion e Ânion, disponível neste link.

Imagem Wikimedia Commons.

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