6.16: Ion

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Auroras boreales. — Figura\(\PageIndex{1}\) (Crédito: Nick Russill; Fuente: Flickr, Northern Lights, Groenlandia (opens in new window) [www.flickr.com]; Licencia: CC by 2.0 (opens in new window))

Las increíbles luces verdes en este frío cielo norteño consisten en partículas cargadas conocidas como iones. Su patrón arremolinado es causado por la atracción del campo magnético de la Tierra. Llamada la aurora boreal, este fenómeno de la naturaleza muestra que los iones responden a un campo magnético. ¿Sabes qué son los iones? Sigue leyendo para averiguarlo.

Los átomos son neutros

Las auroras boreales no son causadas por átomos, porque los átomos no son partículas cargadas. Un átomo siempre tiene el mismo número de electrones que los protones. Los electrones tienen una carga eléctrica de -1 y los protones tienen una carga eléctrica de +1. Por lo tanto, las cargas de los electrones y protones de un átomo “se anulan”. Esto explica por qué los átomos son neutros en la carga eléctrica.

P: ¿Qué pasaría con la carga de un átomo si ganara electrones extra?

R: Si un átomo ganara electrones extra, tendría más electrones que protones. Esto le daría una carga negativa, por lo que ya no sería neutral.

Atomos a iones

Los átomos no solo pueden ganar electrones extra. También pueden perder electrones. En cualquier caso, se convierten en iones. Los iones son átomos que tienen una carga positiva o negativa porque tienen números desiguales de protones y electrones. Si los átomos pierden electrones, se convierten en iones positivos, o cationes. Si los átomos ganan electrones, se convierten en iones negativos, o aniones. Considera el ejemplo del flúor (ver figura a continuación). Un átomo de flúor tiene nueve protones y nueve electrones, por lo que es eléctricamente neutro. Si un átomo de flúor gana un electrón, se convierte en un ion fluoruro con una carga eléctrica de -1.

Nombres y Símbolos

Al igual que el fluoruro, otros iones negativos suelen tener nombres que terminan en —ide. A los iones positivos, por otro lado, se les acaba de dar el nombre del elemento seguido de la palabra ion. Por ejemplo, cuando un átomo de sodio pierde un electrón, se convierte en un ion de sodio positivo. La carga de un ion se indica con un signo más (+) o menos (-), que está escrito a la derecha y justo encima del símbolo químico del ion. Por ejemplo, el ion fluoruro está representado por el símbolo F ^-, y el ion sodio está representado por el símbolo Na ⁺. Si el cargo es mayor a uno, se utiliza un número para indicarlo. Por ejemplo, el hierro (Fe) puede perder dos electrones para formar un ion con una carga de más dos. Este ion estaría representado por el símbolo Fe ² ⁺. Este y algunos otros iones comunes se enumeran con sus símbolos en la siguiente tabla.

Tabla\(PageIndex{1}\): Algunos iones comunes
Cationes		Aniones
Nombre de Ion	Símbolo Químico	Nombre de Ion	Símbolo Químico
Ion calcio	Ca ² ⁺	Cloruro	Cl ^-
Ión de hidrógeno	H ⁺	Fluoruro	F ^-
Ion de hierro (II)	Fe ² ⁺	Bromuro	Br ^-
Ion de hierro (III)	Fe ³ ⁺	Óxido	O ^2-

P: ¿En qué se diferencia el ion hierro (III) del ion hierro (II)?

A: El ion hierro (III) tiene una carga de +3, por lo que tiene un electrón menos que el ion hierro (II), que tiene una carga de +2.

P: ¿Cuál es la carga de un ion óxido? ¿Cómo se compara su número de electrones con su número de protones?

A: Un ion óxido tiene una carga de -2. Tiene dos electrones más que protones.

Cómo se forman los iones

El proceso en el que un átomo se convierte en un ion se llama ionización. Puede ocurrir cuando los átomos están expuestos a altos niveles de radiación. La radiación puede dar a sus electrones externos suficiente energía para escapar de la atracción del núcleo positivo. Sin embargo, la mayoría de los iones se forman cuando los átomos transfieren electrones hacia o desde otros átomos o moléculas. Por ejemplo, los átomos de sodio pueden transferir electrones a átomos de cloro. Esto forma iones de sodio positivos (Na ⁺) e iones cloruro negativos (Cl ^-).

P: ¿Por qué crees que los átomos pierden electrones o ganan electrones de otros átomos?

R: Los átomos forman iones al perder o ganar electrones porque los hace más estables y este estado requiere menos energía para mantenerse. El estado más estable para un átomo es tener su nivel de energía más externo lleno con el máximo número posible de electrones. En el caso de metales como el litio, con solo un electrón en el nivel de energía más externo, se puede lograr un estado más estable perdiendo ese electrón externo. En el caso de los no metales como el flúor, que tiene siete electrones en el nivel de energía más externo, se puede lograr un estado más estable ganando un electrón y llenando el nivel de energía exterior.

Propiedades de los iones

Los iones son altamente reactivos, especialmente como gases. Suelen reaccionar con iones de carga opuesta para formar compuestos neutros. Por ejemplo, los iones de sodio positivos y los iones de cloruro negativos reaccionan para formar el compuesto neutro cloruro de sodio, comúnmente conocido como sal de mesa. Esto ocurre porque los iones con carga opuesta se atraen entre sí. Los iones con la misma carga, por otro lado, se repelen entre sí. Los iones también son desviados por un campo magnético, como viste en la imagen de apertura de la aurora boreal.

Resumen

Los átomos tienen igual número de protones positivos y electrones negativos, por lo que son neutros en carga eléctrica.
Los átomos pueden ganar o perder electrones y convertirse en iones, que son átomos que tienen una carga positiva o negativa porque tienen números desiguales de protones y electrones.
El proceso en el que un átomo se convierte en un ion se llama ionización. Puede ocurrir cuando los átomos están expuestos a altos niveles de radiación o cuando los átomos transfieren electrones hacia o desde otros átomos.
Los iones son reactivos, atraídos o rechazados por otras partículas cargadas, y desviados por un campo magnético.

Revisar

¿Por qué los átomos son neutros en la carga eléctrica?
Definir ion.
Compara y contrasta cationes y aniones, y da un ejemplo de cada uno.
Describir cómo se forman los iones.
Enumerar las propiedades de los iones.
El modelo en la siguiente ilustración representa un átomo de litio (Li). Si el átomo de litio se convierte en un ion, ¿qué tipo de ion será, un catión o un anión? ¿Cuál será la carga eléctrica de este ion? ¿Cómo se llamará el ion? ¿Qué símbolo se utilizará para representarlo?

Figura\(\PageIndex{3}\) (Crédito: Empleado de la Fundación CK-12; Fuente: Fundación CK-12; Licencia: CC BY-NC 3.0 (opens in new window))