Um íon é uma partícula eletricamente carregada que se forma quando um átomo ou molécula ganha ou perde um ou mais elétrons. Os átomos geralmente têm um número igual de elétrons e prótons, tornando-os eletricamente neutros. No entanto, quando um átomo ganha ou perde elétrons, ele adquire uma carga líquida positiva ou negativa, tornando-se um íon.
Se um átomo perde elétrons, ele se torna um íon carregado positivamente, chamado de cátion. Por outro lado, se um átomo ganha elétrons, ele se torna um íon carregado negativamente, chamado de ânion.
Cátions e ânions são representados pelo símbolo do átomo correspondente e pelo caractere "+" (cátions) ou "-" (ânions).
Tipos de íons: cátions e ânions
Existem diferentes tipos de íons, dependendo da carga elétrica que possuem. Os dois principais tipos são:
Cátions
Os cátions são íons com carga positiva devido à perda de elétrons, por isso são menores. Os cátions mais comuns são aqueles formados a partir dos metais alcalinos e alcalino-terrosos da tabela periódica.
Alguns exemplos de cátions são:
-
Íon sódio (Na+)
-
Íon de potássio (K+)
-
Íon de cálcio (Ca2+)
-
Íon de magnésio (Mg2+)
Ânions
Os ânions são íons carregados negativamente devido ao ganho de elétrons, por isso são maiores e mais pesados. Os ânions mais comuns são aqueles formados a partir de não-metais na tabela periódica.
Alguns exemplos de ânions são:
-
Íon cloreto (Cl-)
-
Íon sulfato (SO42-)
-
Íon nitrato (NO3-)
-
Íon hidróxido (OH-)
Íons poliatômicos
Além desses, existem outros tipos de íons mais específicos, como os poliatômicos, que são moléculas eletricamente carregadas formadas por vários átomos. Alguns exemplos são:
-
Íon carbonato (CO32-)
-
Íon amônio (NH4+)
-
Íon sulfato (SO42-)
Relação com células galvânicas
Em um sistema eletroquímico, como uma célula ou bateria, as reações de oxidação e redução ocorrem no ânodo e no cátodo.
-
Ânodo: É o eletrodo onde ocorre a oxidação, ou seja, onde átomos ou moléculas perdem elétrons para se tornarem íons positivos (cátions). Portanto, o ânodo está associado à geração de íons positivos.
-
Cátodo: É o eletrodo onde ocorre a redução, ou seja, onde os íons positivos (cátions) ganham elétrons para se tornarem átomos ou moléculas neutras. Portanto, o cátodo está relacionado com a redução de íons positivos.
Em uma célula eletroquímica, os íons fluem do ânodo para o cátodo através de um meio condutor, enquanto os elétrons fluem na direção oposta, do ânodo para o cátodo através de um circuito externo.
Isso permite o fluxo de corrente elétrica no sistema eletroquímico.
Como os íons são gerados?
Os íons são gerados através de diferentes processos, que podem ser:
Ionização por transferência de elétrons
Esse processo ocorre quando um átomo ganha ou perde elétrons para formar um íon eletricamente carregado. Se um átomo ganha elétrons, um íon negativo (ânion) é formado, e se ele perde elétrons, um íon positivo (cátion) é formado. A transferência de elétrons pode ocorrer durante reações químicas ou por interação com campos elétricos externos.
Ionização de dissociação
Este processo ocorre quando uma molécula se dissocia em íons, separando-se em íons eletricamente carregados em uma solução aquosa ou no estado gasoso. Por exemplo, quando o cloreto de sódio (NaCl) se dissolve em água, ele se separa em íons sódio (Na+) e cloreto (Cl-).
Ionização por radiação
A radiação eletromagnética ou as partículas carregadas podem ionizar átomos ou moléculas transferindo-lhes energia suficiente para remover um ou mais elétrons. Esse processo ocorre, por exemplo, na ionosfera terrestre, onde a radiação solar ioniza átomos e moléculas na atmosfera superior.
Ionização de temperatura
Em altas temperaturas, os átomos podem adquirir energia térmica suficiente para liberar elétrons e formar íons. Esse processo é observado em chamas, arcos elétricos e plasmas, onde os átomos se ionizam devido à alta energia térmica presente.
Energia de ionização
Energia de ionização é a energia necessária para remover elétrons de um átomo. Também chamado de potencial de ionização.
O fenômeno pelo qual o número de elétrons em um átomo muda é chamado de ionização. A ionização ocorre pela aplicação de alta energia aos átomos na forma de potencial elétrico ou radiação.
Para átomos individuais no vácuo, existe uma constante física associada ao processo de ionização. Ligações químicas locais, geometria e ionização de influência de temperatura.
A primeira energia de ionização é a energia necessária para remover um elétron.
O segundo é necessário para remover dois elétrons. As energias de ionização resultantes são sempre relativamente maiores que as anteriores.
