Gli ioni sono particelle cariche che possono avere carica positiva detti cationi o carica negativa detti anioni.
Michael Faraday nella prima metà del XIX secolo nell’ambito dei suoi studi sull’elettrochimica coniò il termine ione. Usò questo termine per descrivere quelle particelle che si muovono verso il catodo o verso l’anodo. Il termine infatti deriva dal greco ιον participio presente del verbo ιεναι che significa “che si muove”.
Sia gli ioni positivi che negativi possono essere costituiti da un solo atomo che ha perso o che ha acquistato un elettrone e, in tal caso, si parla di ioni monoatomici.
Sono specie molto reattive e sono presenti in composti ionici come NaCl in cui il legame ionico è dovuto all’attrazione elettrostatica tra uno ione positivo come Na+ e uno ione negativo come Cl–.
Proprietà periodiche
I metalli alcalini come il sodio, infatti, hanno una bassa energia di ionizzazione e tendono a perdere un elettrone per formare uno ione Me+. Gli alogeni come il cloro che hanno una elevata affinità elettronica tendono a formare uno ione negativo X–.
Rispetto all’atomo di partenza i cationi sono generalmente più piccoli a causa della minore dimensione della nube elettronica. Gli anioni invece a causa della presenza di elettroni in eccesso che tendono a respingersi aumentando la dimensione della nube elettronica sono più grandi.
Ioni di atomi diversi che hanno lo stesso numero di elettroni sono detti isoelettronici come ad esempio O2-, F–, Na+, Mg2+ e Al3+ hanno tutti 10 elettroni.
Le dimensioni di questi ioni tuttavia variano a seconda della carica nucleare infatti il raggio ionico diminuisce all’aumentare della carica nucleare in quanto gli elettroni sono maggiormente attratti dal nucleo.
La dimensione ionica svolge un ruolo cruciale nel determinare la struttura e la stabilità dei solidi ionici.
Ad esempio, le dimensioni degli ioni sono importanti nel determinare sia l’energia reticolare del solido sia il modo in cui gli ioni si impacchettano in un solido ed è un fattore importante che influenza le proprietà degli ioni in soluzione.
Ad esempio, una piccola differenza nella dimensione ionica è spesso sufficiente affinché uno ione metallico sia biologicamente importante e un altro non lo sia.
Oltre agli ioni monoatomici vi sono ioni poliatomici come H3O+, NH4+, OH–, NO3–.