Un ion es un átomo o molécula con más o menos electrones de lo habitual, lo que le da una carga eléctrica positiva o negativa. Debido a que un ión “quiere” volverse neutro al adquirir o perder electrones adicionales, tiene características químicas interesantes. Los iones suelen presentarse en forma de soluciones. Hay tres tipos: aniones, que tienen carga negativa, cationes, que tienen carga positiva, y radicales, o iones de radicales, que son altamente reactivos debido a que tienen una gran cantidad de electrones libres.
Una solución de iones se crea típicamente cuando ciertas moléculas, como la sal, se disuelven en agua. Las interacciones entre las moléculas de soluto y disolvente disocian moléculas débilmente enlazadas, como la sal, en dos o más iones. Cuando se pone sal en el agua, se descompone en iones de sodio y cloruro, los cuales son esenciales para la vida humana. Si a una persona se le priva de sal durante demasiado tiempo, eventualmente morirá. Otros iones esenciales para la vida (llamados electrolitos) son potasio (K +), calcio (Ca2 +), magnesio (Mg2 +), hidrogenofosfato (HPO42−) e hidrogenocarbonato (HCO3−).
Otras soluciones de iones además de las sales disueltas son ácidos y bases. Por ejemplo, el ácido clorhídrico se forma cuando se disuelve cloruro de hidrógeno en agua. El cloruro de hidrógeno se rompe en dos iones, H + y Cl−. El H + reacciona con el agua para producir H3O +, ion hidronio, mientras que el cloro permanece como ion cloruro. Debido a que el proceso de ionización está completo, el ácido clorhídrico se denomina ácido fuerte. La fuerza de los ácidos se mide por la cantidad de iones H + que tienen, muchos de ácido clorhídrico, por lo que es muy ácido. De hecho, el ácido clorhídrico puede disolverse a través del vidrio y todos los metales excepto el iridio, aunque su velocidad de corrosión es lenta.
Otra categoría de soluciones de iones son las bases. En lugar de medirse por la concentración de iones de hidrógeno, una base se mide por su concentración de iones de hidróxido (OH-). Un ejemplo de base es el hidróxido de potasio, que es el precursor químico de la mayoría de los jabones líquidos y blandos. Cuando se disuelve en agua, el hidróxido de potasio produce una solución alcalina fuerte. Un álcali es un tipo de base. El hidróxido de potasio tiene una serie de propiedades químicas interesantes, una de ellas es su naturaleza higroscópica (que atrae el agua), lo que lo convierte en un potente desecante. Cuando reacciona con el agua, la reacción es exotérmica, lo que significa que genera un calor significativo.
El último grupo principal de iones son los iones radicales, o simplemente radicales. Los ejemplos de radicales incluyen superóxido (O2-), que el sistema inmunológico usa para matar microorganismos invasores, y óxido nítrico, que el cuerpo usa como una importante molécula de señalización. Al igual que los ácidos y las bases, los radicales son muy reactivos y tienen varias aplicaciones en química. Un aspecto desafortunado de los radicales es que las pequeñas cantidades en el cuerpo tienden a descomponer los tejidos con el tiempo, lo que contribuye al envejecimiento.