Cation vs Anion: Comprensione del ruolo degli ioni

Quando parliamo di comprendere uno ione, stiamo parlando di un atomo o di una molecola. Quindi in questo senso è una cosa molto piccola. Ma in termini di ruoli che gli ioni svolgono nel mondo che ci circonda, queste minuscole particelle sono davvero un grosso problema. E quando gli scienziati hanno iniziato a esplorare e capire cosa sono gli ioni e come funzionano, quella conoscenza è diventata un punto di svolta in chimica e fisica.

Cosa sono gli ioni?

Il modo più semplice per definire uno ione è questo: uno ione è un atomo o una molecola che porta una carica elettrica. Il termine stesso è stato coniato nel 19^th secolo dal fisico e chimico Michael Faraday (un nome familiare a chiunque abbia perseguito quelle discipline scientifiche). Faraday e altri scienziati dell’epoca osservarono cosa accadeva quando gli elettrodi di una batteria venivano immersi nell’acqua. Hanno teorizzato che una sostanza sconosciuta stesse viaggiando da un elettrodo all’altro. “Ion” è stato preso da una parola greca che significa “andare”. Il termine è anche la base per le parole “anione”, uno ione con carica negativa, e “catione”, uno ione con carica positiva. Quelle parole furono coniate per indicare la direzione in cui viaggiavano i materiali sconosciuti (derivate anche da parole greche, “an” = “su”, “gatto” = “giù”).

Il positivo e il negativo di tutto

Capire cosa sono gli ioni richiede di sapere come sono strutturati gli atomi. Quindi rivediamo le basi. Gli atomi sono composti da tre particelle fondamentali: Protoni sono particelle con carica positiva. Neutroni sono particelle prive di carica. E elettroni sono particelle che portano una carica negativa. La carica che trasporta ciascun protone e la carica che trasporta ciascun elettrone sono opposte, ma di uguale intensità, quindi si annullano a vicenda. Questo significa:

Un atomo con lo stesso numero di protoni ed elettroni non ha carica.

Un atomo con più protoni che elettroni avrà una carica positiva (è un catione).

Un atomo con più elettroni che protoni avrà una carica negativa (è un anione).

Alcuni ioni sono costituiti da più atomi. Questi sono chiamati ioni poliatomici.

Una caratteristica importante degli ioni è che le loro cariche opposte si attraggono. Cioè, gli ioni positivi e gli ioni negativi si attraggono e questa forza attrattiva può formare legami chimici. Un esempio è il cloruro di sodio, che è il nome chimico del comune sale da cucina. Il cloruro di sodio è costituito da ioni di sodio positivi e ioni di cloro negativi (rispettivamente cationi e anioni, se stai tenendo traccia).

Cosa fanno gli ioni

Poiché interagiscono tra loro e con altri atomi, gli ioni prendono parte a tutti i tipi di processi chimici. Esempi inclusi:

Carica elettrica: Nelle batterie, sono gli ioni che portano la carica elettrica e conducono l’elettricità.

Acidità: I cationi idrogeno sono ciò che rende una sostanza acida.

Colorazione minerale: Gli ioni e le diverse lunghezze d’onda della luce che assorbono sono responsabili del colore delle diverse pietre preziose.

Il tuo cervello e il tuo sistema nervoso: Le cellule del tuo sistema nervoso sono in grado di inviare segnali elettrici perché le loro membrane sono permeabili a determinati ioni.

I radicali liberi: Alcuni ioni, chiamati radicali, sono altamente reattivi. Possono persino danneggiare le cellule del corpo, sebbene possano anche avere effetti benefici e possono aiutare a regolare la crescita dei tessuti. Il tuo corpo produce radicali come parte del suo normale metabolismo e ha anche difese naturali contro di loro.

Tecnologia: Alcune attrezzature scientifiche specializzate, come gli spettrometri di massa, usano gli ioni. Alcuni sistemi di purificazione dell’aria li usano. La teoria è che gli ioni si legheranno alle particelle sospese nell’aria e le faranno depositare fuori dall’aria. Secondo l’Environmental Protection Agency, questo non funzionerà molto bene contro molti inquinanti indoor.

Gli ioni possono influenzare il mio umore?

Forse possono!

Gli ioni, e in particolare gli ioni negativi, sono stati collegati a benefici per la salute mentale che migliorano l’umore. Parte del fascino di questa idea è il fatto che possiamo trovare anioni in tutti i tipi di ambienti naturali. I raggi ultravioletti del sole li creano. Così fa l’elettricità scaricata durante un temporale. Molte piante generano ioni negativi come parte del loro processo di crescita. E anche la disgregazione fisica dell’acqua in goccioline, come in una cascata, o dove le onde si infrangono sulla riva del mare, produce ioni negativi.

La letteratura scientifica su questo suggerisce che l’esposizione a ioni negativi per diverse ore migliora i sintomi della depressione. Nel caso della depressione stagionale, i ricercatori hanno documentato gli effetti dopo soli 30 minuti di esposizione. Ma le revisioni della ricerca sugli ioni non hanno riscontrato alcun effetto dell’esposizione agli ioni negativi sulla salute mentale generale o sull’ansia.

Vale la pena notare che i dispositivi che affermano di giovare alla tua salute producendo ioni non hanno prove a sostegno. E possono produrre ozono e altre sostanze che possono irritare i polmoni e le vie respiratorie. Fortunatamente non mancano gli ioni negativi negli ambienti naturali. Quindi hai un motivo in più per trascorrere più tempo all’aria aperta! Il tempo trascorso vicino a fontane, cascate, ruscelli o spiagge, o anche sotto la pioggia, ti spruzzerà di anioni oltre che di acqua. E la tua casa probabilmente ha un generatore di ioni negativi incorporato… noto anche come doccia!