Les ions sont constitués d’atomes ou de groupes d’atomes qui ont une charge négative ou positive. S’ils ont gagné des électrons, ils seront chargés négativement, car ils ont plus d’électrons que de protons, et sont appelés anions. Ces ions sont généralement composés de plus d’un atome, ce qui en fait des ions polyatomiques, et ils sont généralement construits autour d’un atome central, généralement un non-métal.
Les anions courants comprennent l’acétate, l’hydroxyde, le carbonate, le chlorate, le cyanure, le fluorure, le nitrate, le phosphate et l’oxyde. À l’exception de l’hydroxyde et du cyanure, tout ce qui se termine par -ide est monoatomique. Les atomes du groupe 7 appelés halogénures, qui comprennent des éléments tels que le fluor, le chlore, le brome et l’iode, forment des anions avec une charge négative. Des éléments tels que l’oxygène et le soufre portent une charge négative de deux, tandis que l’azote et le phosphore portent une charge négative de trois.
La plupart des ions polyatomiques se combinent avec l’oxygène et/ou l’hydrogène pour former un anion. Dans ces ions, la charge négative, ou électron, est partagée autour de l’ion entier, et non dans un noyau spécifique de l’ion. Ils sont également appelés ions négatifs, tandis que les ions positifs sont appelés cations. Les cations sont des atomes qui ont perdu un électron et, par conséquent, ils ont une charge positive. Les deux se trouvent souvent dans l’eau en raison de la nature de la molécule.
Les propriétés physiques d’un anion diffèrent de celles d’un cation. Il polarise les nuages d’électrons des molécules de la manière opposée à celle des cations. De plus, ces ions ont des densités électroniques faiblement liées, ce qui conduit à une grande probabilité de polarisation, ou à la résistance d’une cellule électrolytique. Ils ont des interactions plus fortes avec les molécules voisines que les neutres et les cations, qui sont moins susceptibles de se polariser.
L’énergie de liaison des électrons dans un anion est inférieure à celle d’un neutre ou d’un cation. Un ion négatif ne subit généralement pas d’état électronique excité. De plus, ses électrons se déplaceront vers les régions de l’espace occupées par les orbitales pour expérimenter un potentiel attractif différent de celui des neutres et des cations.
Les anions ont tendance à se lier plus étroitement aux électrons externes que les neutres et les cations, ce qui rend difficile la création d’une quantité massive d’entre eux. Ceux qui sont stables électroniquement ou géométriquement, ou ceux qui ne se détacheront ni ne se fragmenteront, lieront généralement les électrons en excès dans leurs orbitales. Cela permet une analyse facile, et les chimistes peuvent en savoir plus à leur sujet par l’expérience ou le calcul.