Uno ione è un atomo o una molecola con più o meno elettroni del solito, che gli conferiscono una carica elettrica positiva o negativa. Poiché uno ione “vuole” diventare neutro acquisendo o perdendo elettroni aggiuntivi, ha caratteristiche chimiche interessanti. Gli ioni di solito si presentano sotto forma di soluzioni. Ci sono tre tipi: anioni, che sono caricati negativamente, cationi, che sono caricati positivamente, e radicali, o ioni radicali, che sono altamente reattivi a causa della grande quantità di elettroni liberi.
Una soluzione ionica viene in genere creata quando alcune molecole, come il sale, vengono disciolte in acqua. Le interazioni tra le molecole di soluto e solvente dissociano le molecole con legami deboli, come il sale, in due o più ioni. Quando il sale viene messo nell’acqua, si rompe in ioni sodio e cloruro, entrambi essenziali per la vita umana. Se una persona viene privata del sale per troppo tempo, alla fine morirà. Altri ioni essenziali per la vita (chiamati elettroliti) sono potassio (K+), calcio (Ca2+), magnesio (Mg2+), idrogeno fosfato (HPO42-) e idrogenocarbonato (HCO3-).
Altre soluzioni ioniche oltre ai sali disciolti sono acidi e basi. Ad esempio, l’acido cloridrico si forma quando l’acido cloridrico viene sciolto in acqua. L’acido cloridrico si rompe in due ioni, H+ e Cl-. L’H+ reagisce con l’acqua per produrre H3O+, ione idronio, mentre il cloro rimane come ione cloruro. Poiché il processo di ionizzazione è completo, l’acido cloridrico è chiamato acido forte. La forza degli acidi è misurata da quanti ioni H+ hanno – acido cloridrico molti, quindi è molto acido. Infatti, l’acido cloridrico può dissolversi attraverso il vetro e tutti i metalli tranne l’iridio, sebbene la sua velocità di corrosione sia lenta.
Un’altra categoria di soluzioni ioniche sono le basi. Invece di essere misurata dalla concentrazione di ioni idrogeno, una base viene misurata dalla sua concentrazione di ioni idrossido (OH-). Un esempio di base è l’idrossido di potassio, che è il precursore chimico della maggior parte dei saponi morbidi e liquidi. Quando disciolto in acqua, l’idrossido di potassio produce una forte soluzione alcalina. Un alcali è un tipo di base. L’idrossido di potassio ha una serie di proprietà chimiche interessanti, una di queste è la sua natura igroscopica (che attira l’acqua), che lo rende un potente essiccante. Quando reagisce con l’acqua, la reazione è esotermica, il che significa che genera calore significativo.
L’ultimo grande gruppo di ioni sono ioni radicali, o semplicemente radicali. Esempi di radicali includono il superossido (O2-), che il sistema immunitario utilizza per uccidere i microrganismi invasori, e l’ossido nitrico, che il corpo utilizza come importante molecola di segnalazione. Come gli acidi e le basi, i radicali sono altamente reattivi e trovano numerose applicazioni in chimica. Un aspetto sfortunato dei radicali è che tracce nel corpo tendono a degradare i tessuti nel tempo, contribuendo all’invecchiamento.