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Central nuclear de Isar, Alemania

Piscina de combustible nuclear gastado

Turbina de una central nuclear

¿Qué es un ion? Aniones y cationes

¿Qué es un ion? Aniones y cationes

En física y química, un ion es un átomo o molécula que no tiene una carga eléctrica neutra. Se denomina catión un ion con carga eléctrica positiva, y anión un ion con carga eléctrica negativa.

El proceso de ganar o perder electrones (respecto al átomo o molécula neutros) se llama ionización. Se suelen representar los cationes y los aniones con el símbolo del átomo correspondiente y el símbolo "+" o "-". Cationes +. Aniones -.

Si el número de electrones ganado o perdido es mayor que uno, esto también se indica.

Los iones se dividen en:

  • Monoatómicos. Un ion monoatómico es un ion formado por un átomo. Por ejemplo, el carbonato de calcio consiste en el ion monoatómico Ca2+.
  • Poliatómicos. Un ion poliatómico que consiste de dos o más átomos.​ Por ejemplo, el carbonato de calcio consiste en el ion poliatómico CO32-.

Michael Faraday fue el primero de proponer la existencia de los iones, en 1830, pero fue Arrhenius quien desarrolló la teoría correspondiente en 1884. Esto le valió el Premio Nobel de Química en 1903.

¿Qué es la ionización?

La ionización es el fenómeno mediante el cual, un átomo pierde o gana uno o más electrones.

En física, los átomos del todo ionizados se denominan comúnmente partículas cargadas, como los de las partículas alfa. La ionización se realiza generalmente mediante la aplicación de alta energía a los átomos, en forma de potencial eléctrico o radiación. Un gas ionizado se llama plasma.

Algunos de los componentes resultantes de las reacciones de fisión nuclear son elementos altamente ionizados.

¿Qué son los aniones y los cationes? Tipos de iones

Los iones pueden ser de dos tipos:

  • Los aniones. Los aniones son iones que tienen carga negativa. Iones negativos. A si vez, son atraídos por los ánodos.
  • Los cationes. Los cationes son iones con carga positiva. Iones positivos. En esta ocasión, son atraídos por los cátodos.

    Los cationes son atraídos hacia el cátodo. Los aniones son atraídos hacia el ánodo.

    El ánodo y el cátodo

    Un cátodo es un electrodo que sufre una reacción de reducción, ​mediante la cual un material reduce su estado de oxidación al recibir electrones.

    El ánodo es un electrodo en el que se produce una reacción de oxidación. Mediante esta reacción un material, al perder electrones, incrementa su estado de oxidación.

    ¿Qué es la energía de ionización?

    La energía de ionización es la energía requerida para eliminar electrones de un átomo. También se llama potencial de ionización.

    Para los átomos individuales en un vacío, hay una constante física asociada con el proceso de ionización.  Estos términos también se usan para describir la ionización de moléculas y sólidos. No obstante, los valores no son constantes. La ionización está influenciada por los enlaces químicos locales, la geometría y la temperatura.

    Primera energía de ionización

    La energía de ionización es la energía requerida para eliminar un electrón. La segunda energía de ionización es la que se requiere para eliminar dos electrones. Y así en los siguientes. Las energías de ionización subsiguientes son siempre bastante más grandes que las anteriores.

    Los potenciales de ionización se van incrementando gradualmente. Generalmente, hay un gran salto de energía en algún punto de la serie. Esto hace que cada átomo tienda a formar un cierto tipo de catión.

    Es por esto que los iones tienden a formarse de ciertas maneras.

    Por ejemplo, el sodio se encuentra como Na+ , pero normalmente no como Na 2+. Esto se debe a la alta segunda energía de ionización requerida, que es mucho más alta que la primera energía de ionización. De manera similar, el magnesio se encuentra como Mg 2+ y no Mg 3+ , y aluminio existe como un catión 3+.

    Generalmente, los potenciales de ionización decrecen de arriba abajo, y crecen de izquierda a derecha en la tabla periódica. Esta tendencia es inversa de la que se encuentra para el radio atómico.

    tabla periódica

    Esto se debe a que, en átomos pequeños, los electrones son atraídos más fuertemente por el núcleo y hay más energía para arrancarlos.

    ¿Qué es la radiación ionizante?

    Las radiaciones ionizantes son aquellas que tienen una frecuencia lo suficientemente grande para ionizar los átomos o las moléculas de las sustancias expuestas. Este tipo de radiación es capaz de modificar la estructura química de las sustancias sobre las que inciden. También pueden producir efectos biológicos a largo plazo sobre los seres vivos.

    Un ejemplo de radiación ionizante sería la modificación del ADN de las células, estas mutaciones del ADN pueden derivar en cáncer. Los rayos X y la radiación gamma serían dos ejemplos de radiaciones electromagnéticas altamente ionizantes.

    ¿Qué es la radiación no ionizante?

    Las radiaciones no ionizantes son aquellas que no tienen suficiente frecuencia para provocar la ionización de los materiales expuestos. Como ejemplo de radiaciones no ionizantes se pueden citar las microondas o las ondas de radio.

    Este tipo de radiación no tienen la energía suficiente para provocar directamente mutaciones del ADN. Por lo tanto, probablemente no pueden iniciar la carcinogénesis pero podrían ser promotores.

    Hoy en día se habla de contaminación electromagnética para referirse a la exposición de los seres vivos o los aparatos a un campo electromagnético. También se discute sobre los efectos de esta exposición sobre la salud o la fertilidad.

    Autor:

    Fecha publicación: 7 de septiembre de 2015
    Última revisión: 26 de marzo de 2020