Definición de Ion

Ángel Zamora Ramírez
Licenciado en Física

Un ion es un átomo o una molécula que posee carga eléctrica, ya sea porque ganó electrones o porque los perdió. El proceso a través del cual los átomos y moléculas pierden su neutralidad eléctrica se llama “ionización”. Estos átomos y moléculas con carga eléctrica son de gran relevancia en la naturaleza y están presentes prácticamente en todos lados. Los iones son utilizados en distintos tipos de tecnologías y para conducir electricidad, participan en la formación de ciertos enlaces químicos e incluso son fundamentales para nuestra existencia al ser necesarios para llevar a cabo distintos procesos fisiológicos.

Clasificación de iones

Como ya se ha mencionado, los iones son átomos y moléculas que poseen carga eléctrica debido a que han ganado o perdido electrones. Los átomos están compuestos por un núcleo formado de neutrones y protones, estos últimos tienen carga eléctrica positiva, y también por orbitales en donde se encuentran los electrones que poseen carga negativa. La magnitud de la carga eléctrica de un protón y de un electrón es la misma, sólo difieren en el signo.

Los átomos generalmente son eléctricamente neutros ya que tienen el mismo número de protones y electrones, no obstante, este equilibrio se puede perder si se ganan o se pierden electrones, adquiriendo una carga negativa o positiva, respectivamente. Esto se puede lograr de distintas maneras, cómo veremos más adelante.

Los iones se clasifican de acuerdo con su carga eléctrica. A los iones que tienen carga eléctrica negativa se les llama “Aniones”. Por el contrario, a los iones que poseen una carga eléctrica positiva se les denomina “Cationes”. Sea X cualquier elemento o compuesto químico, su forma aniónica se denota como

X^n-

Donde n es un número natural y denota el número de cargas elementales que posee, es decir, el número de electrones que ha ganado. Siguiendo esta misma nomenclatura, la forma catiónica del elemento o compuesto X se expresa como:

Xⁿ⁺

Donde en este caso n expresa el número de electrones que se han perdido. A manera de ejemplo, tenemos al Cl^- que es un anión de cloro y a Na^+ que es un catión de sodio.

Ionización

Existen diversas formas y métodos con los cuales se puede ionizar la materia. Los átomos y moléculas pueden ganar o perder electrones de muchas maneras, y por lo tanto, existen muchas formas en que se pueden ionizar. Debido a su configuración electrónica, algunos átomos y moléculas son más fáciles de ionizar que otros.

Una forma en la que se pueden ionizar los átomos y moléculas es por medio de campos eléctricos. Cuando se aplica un campo eléctrico externo lo suficientemente fuerte se pueden arrancar los electrones de las capas más externas. Se le llama “Energía de Ionización” a la energía requerida para separar a un electrón de su átomo, por lo tanto, si se alcanza o se supera esta energía, el átomo quedará ionizado positivamente.

Esto también se puede lograr si irradiamos los átomos y moléculas con radiación electromagnética. La radiación electromagnética incidente le brinda energía a los electrones y si esta energía es suficiente los electrones pueden escapar del átomo y este se ioniza positivamente.

Otra manera común a través de la cual se puede ionizar la materia es por medio de la temperatura. Si la temperatura de un gas se eleva lo suficiente los electrones tendrán la energía necesaria para escapar de los átomos y el gas queda ionizado. Este nuevo estado de la materia es conocido como “Plasma” y es el estado de agregación más común del Universo.

Existen ciertas reacciones químicas en los que participan elementos o compuestos ionizados y en algunas ocasiones los productos finales son iones. Algunos ejemplos de estas reacciones químicas son las Reacciones de Oxidación – Reducción y las Reacciones de Ácido – Base. También, algunos compuestos químicos como la sal se disocian en iones cuando se encuentran en medio acuosos.

Finalmente, algunos átomos y moléculas también se pueden ionizar por medio de colisiones con electrones u otras partículas de alta energía. Cuando esto ocurre algunos electrones de estas sustancias pueden ser desplazados o arrancados y se obtiene iones.

Enlace Iónico

Los iones son muy relevantes en la Química, y de hecho un tipo de enlace químico se da gracias a la formación de iones. En los enlaces iónicos un átomo que tiene su último orbital electrónico con un único electrón se lo puede donar a otro átomo que requiere de un electrón para completar su último orbital.

Cuando esto ocurre, el átomo que dona el electrón queda ionizado positivamente y el átomo que lo recibe se ioniza negativamente. Como ambas cargas eléctricas son de signo contrario existe una atracción electrostática entre ellas, esto hace que ambos iones se atraigan hasta quedar unidos. Esto es lo que se conoce como “Enlace Iónico”.

Un claro ejemplo de un compuesto formado por medio de un enlace iónico es el Cloruro de Sodio (NaCl). Este se forma por medio de un enlace iónico entre el catión Na⁺ y el anión Cl^–.

Los iones en el cuerpo humano

Desde la contracción de los músculos hasta el funcionamiento de las neuronas, muchos procesos fisiológicos que ocurren en nuestro cuerpo no podrían ser posibles sin iones. Nuestro cuerpo está lleno de iones de sodio (Na⁺), cloro (Cl^–), potasio (K⁺), calcio (Ca²⁺), bicarbonato (HCO₃^–), entre otros. A los iones presentes en nuestro cuerpo se les suele llamar “Electrolitos”.

Nuestras células requieren de cierta concentración de iones, tanto dentro de ellas como por fuera, para poder llevar a cabo todas sus funciones. Estos iones a su vez también intervienen en un sinfín de procesos en nuestro cuerpo. La contracción de nuestros músculos, la digestión, la propagación de potenciales de acción a través de las neuronas, el latido de nuestro corazón, la respiración, entre otros procesos vitales, ocurren gracias al constante transporte de estos iones entre las células.

Es por esta razón que requerimos de una concentración estable de iones en nuestro cuerpo, esto se logra gracias a la hidratación y a nuestros riñones que hacen un excelente trabajo para lograrlo.

Por: Ángel Zamora Ramírez. Licenciado en Física egresado de la Universidad de Colima. Maestro en Ciencias en Ingeniería y Física Biomédicas egresado del CINVESTAV. Amante de la divulgación científica.

Art. actualizado: Marzo 2024; sobre el original de enero, 2015.

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