2.4: Iões e Cargas Iónicas

Nas reações químicas comuns, o núcleo — que contém os protões e neutrões de cada átomo e, assim, identifica o elemento — permanece inalterado. Os eletrões, no entanto, podem ser adicionados aos átomos através da transferência de outros átomos, perdidos por transferência para outros átomos, ou partilhados com outros átomos. A transferência e partilha de eletrões entre átomos governam a química dos elementos. Durante a formação de alguns compostos, os átomos ganham ou perdem eletrões para formar partículas carregadas eletricamente chamadas iões.

Quando um átomo perde eletrões, forma um ião positivo chamado catião. Os catiões têm mais protões do que os eletrões. Da mesma forma, quando um átomo ganha eletrões, forma um ião negativo chamado anião. Os aniões têm mais eletrões do que protões.

A tabela periódica ajuda a prever se um átomo irá formar uma anião ou um catião, e também a carga do ião resultante. Indo do lado esquerdo para o direito na tabela periódica, átomos de metais representativos perdem eletrões suficientes para deixá-los com o mesmo número de eletrões que um átomo do gás nobre anterior. Eles formam catiões com uma carga igual ao número do grupo. Para ilustrar, um átomo de um metal alcalino (Grupo 1) perde um eletrão e forma um catião com carga 1+; um metal alcalinoterroso (Grupo 2) perde dois eletrões e forma um catião com carga 2+, e assim por diante. Por exemplo, um átomo de cálcio neutro, com 20 protões e 20 eletrões, perde imediatamente dois eletrões. Isto resulta em um catião com 20 protões, 18 eletrões, e carga 2+. Ele tem o mesmo número de eletrões que os átomos do gás nobre precedente, árgon, e é simbolizado como Ca²⁺. O nome de um ião metálico é o mesmo que o nome do átomo metálico a partir do qual se forma, pelo que o Ca²⁺ é chamado de ião de cálcio.

Indo do lado direito para o esquerdo na tabela periódica,  átomos de elementos não metálicos ganham geralmente eletrões suficientes para ficarem com o mesmo número de eletrões que um átomo do gás nobre seguinte na tabela periódica. Eles formam aniões com uma carga negativa igual ao número de grupos à esquerda dos gases nobres. Por exemplo, átomos de elementos do grupo 17 (um grupo à esquerda dos gases nobres)  ganham um eletrão e formam aniões com carga 1−; átomos de elementos do grupo 16 (dois grupos à esquerda) ganham dois eletrões e formam iões com carga 2−, e assim por diante. Por exemplo, o átomo neutro de bromo, com 35 protões e 35 eletrões, pode ganhar um eletrão para ficar com 36 eletrões. Isso resulta em uma anião com 35 protões, 36 eletrões, e carga de 1−. Tem o mesmo número de eletrões que átomos do gás nobre seguinte, o criptónio, e é simbolizado como Br⁻.

A tendência entre a carga do ião e a posição do grupo na tabela periódica pode ser utilizada como guia em muitos casos. No entanto, o seu valor preditivo diminui quando se vai para o centro da tabela periódica. Os metais de transição e alguns outros metais exibem frequentemente cargas variáveis que não são previsíveis pela sua localização na tabela. Por exemplo, o cobre pode formar iões com carga 1+ ou 2+, e o ferro pode formar iões com carga 2+ or 3+.

Este texto é adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 2.6: Molecular and Ionic Compounds.

Os átomos são partículas neutras com igual número de prótons e elétrons. Um elemento é definido pelo número de prótons, que não mudam;no entanto, muitos átomos podem ganhar ou perder um ou mais elétrons para se tornarem uma partícula carregada. Quando um átomo ou uma molécula ganha ou perde elétrons é chamado de íon.

é chamado de íon. Os elétrons, que são muito mais pequenos em massa do que os prótons, não contribuem significativamente para a massa atômica. Portanto, a massa atômica de um íon é essencialmente a mesma que a massa atômica de um átomo neutro.

Quando os átomos ou as moléculas perdem elétrons são chamados de cátions. Os cátions têm carga positiva porque têm mais prótons, que têm carga positiva, do que elétrons, que têm carga negativa Os cátions recebem o mesmo nome que o seu elemento, seguido da palavra íon. Um átomo de cálcio tem 20 prótons e 20 elétrons.

Perde dois elétrons para se tornar um íon de cálcio com 20 prótons e 18 elétrons. Como agora tem mais duas cargas positivas do que negativas, tem uma carga global de dois positivo. O símbolo químico de um íon é escrito como o símbolo químico do átomo com a carga indicada à direita.

O símbolo químico para um íon de cálcio é, portanto, escrito como C-A-mais dois. Quando os átomos ou as moléculas ganham elétrons são chamados de aníons. Os aníons têm carga negativa porque têm mais elétrons do que prótons.

Os aníons surgem adicionando o sufixo eto ao nome do seu elemento. Um átomo de flúor tem 9 protões e 9 elétrons. O flúor ganha um elétron para se tornar um íon de fluoreto com 9 prótons e 10 elétrons.

Porque agora tem mais uma carga negativa do que positiva, tem uma carga global negativa. O símbolo químico do flúor é escrito como F menos. Normalmente o um é omitido para os íons com uma carga positiva ou negativa.

Os átomos perderão ou ganharão números específicos de elétrons ao formarem um íon. Muitas das cargas para os íons formados pelos elementos principais do grupo podem ser previstas utilizando a tabela periódica. Os metais, no lado esquerdo da tabela periódica, perderão elétrons.

Os metais alcalinos do grupo 1 perdem todos um elétron e têm uma carga positiva quando se tornam um íon. Os metais alcalinos de terra do grupo 2 perdem dois elétrons e têm uma carga positiva de dois. Os não metálicos, do lado direito da tabela periódica, ganharão elétrons.

Os halogêneos do grupo 17 ganham um elétron e têm uma carga negativa de um. Os elementos do grupo 16 ganham dois elétrons e terão uma carga negativa de dois. Muitos metais de transição podem formar cátions com cargas diferentes.

Os gases nobres do grupo 18, geralmente, não formam íons.