La mayoría de los átomos y moléculas que encontramos son eléctricamente neutros, pero los iones juegan un papel importante en la naturaleza. Estos átomos cargados pueden ser cationes cargados positivamente o aniones cargados negativamente. Los cationes y los aniones se forman de diferentes maneras. Para los cationes, la pérdida de un electrón los deja con una carga positiva neta, mientras que para los aniones, la adición de un electrón los deja con una carga negativa neta. Comprender los procesos detrás de esto, incluida la energía de ionización y la afinidad electrónica de diferentes átomos, le ayuda a ver por qué ciertos átomos se convierten en iones más fácilmente que otros y qué hace que suceda.

TL; DR (Demasiado largo; Didn 't Read)

Los cationes son iones cargados positivamente que se forman cuando un átomo pierde un electrón por ionización. La cantidad de energía requerida para hacer esto se llama energía de ionización

Los aniones son iones cargados negativamente que se forman cuando un átomo gana un electrón. La energía en este proceso se llama afinidad electrónica.
¿Qué es un ion?

Los átomos tienen tres componentes principales: protones, electrones y neutrones. Los neutrones son eléctricamente neutros, y aunque juegan un papel importante en la física nuclear, no son relevantes para la formación de iones porque no afectan la carga del átomo en el que se encuentran. Los protones están cargados positivamente y ocupan El núcleo central del átomo junto con los neutrones. Los electrones son la parte cargada negativamente del átomo, y ocupan una "nube" alrededor del exterior del núcleo. Los electrones y los protones tienen cargas iguales pero opuestas, y en las formas naturales de los elementos, hay números iguales de cada uno en un átomo. Esto significa que los elementos son eléctricamente neutros porque las cargas de los protones y los electrones se cancelan mutuamente.

Un ion es un átomo cargado. Si un átomo gana un electrón, la carga negativa supera la carga positiva, y el el átomo entero gana una carga negativa. Estos iones se llaman aniones. Si el átomo pierde un electrón, entonces hay más carga positiva que carga negativa, y el átomo en su conjunto se convierte en un ion cargado positivamente. Esto se llama catión.
¿Cómo se forman los cationes?

Los cationes se forman cuando un átomo neutro pierde un electrón. Los metales son propensos a perder electrones como resultado de la disposición de los electrones alrededor del núcleo. Los electrones ocupan diferentes orbitales alrededor del núcleo, y el segundo se puede agrupar en diferentes niveles de energía. Un electrón en un orbital con un alto nivel de energía está más alejado del núcleo. Los átomos con un nivel de energía exterior completo son estables, pero si hay una pequeña cantidad de electrones en el nivel de energía exterior, son propensos a perder electrones. Los electrones en los niveles de energía completa "protegen" gran parte de la carga positiva del núcleo. Como resultado, los electrones externos se unen débilmente al núcleo.

Los cationes se forman por el proceso de ionización cuando se le da suficiente energía al electrón (por ejemplo, a la luz de una energía lo suficientemente alta) para despojarlo de la atracción del núcleo. La energía requerida para hacer esto se llama energía de ionización. La primera energía de ionización le dice cuánta energía necesita para eliminar un electrón; la segunda energía de ionización le indica cuánto se necesita para eliminar la segunda, y así sucesivamente.

Puede calcular la carga del ion resultante en función del grupo de la tabla periódica en la que se encuentra el elemento. Para Por ejemplo, el sodio está en el grupo 1 y forma un catión con una carga +1. El magnesio está en el grupo 2, y forma un catión con una carga +2 después de perder dos electrones por ionización. El aluminio está en el grupo 3 y forma un catión +3. Los elementos del grupo 4 no forman iones, y los elementos del grupo superior forman aniones.
¿Cómo se forman los aniones?

Los aniones se forman por el proceso opuesto a los cationes. En lugar de perder un electrón, los átomos no metálicos pueden ganar un electrón. Esto se debe a que su nivel de energía exterior está casi lleno. El término afinidad electrónica describe la tendencia de los átomos neutros a ganar electrones. Al igual que la energía de ionización, tiene unidades de energía, pero a diferencia de la energía de ionización, tiene un valor negativo porque la energía se libera cuando se agregan electrones, mientras que se absorbe cuando se eliminan los electrones.

En general, los elementos en niveles superiores los grupos (los que están más a la derecha en la tabla periódica) tienen afinidades electrónicas más altas, y los elementos en una fila más alta de sus grupos (más hacia la parte superior de la tabla periódica) tienen afinidades electrónicas más altas. La disminución en la afinidad electrónica a medida que se mueve hacia abajo en una columna dada está relacionada con la mayor distancia entre las capas externas y el núcleo, así como el blindaje de los otros electrones en niveles de energía más bajos. El aumento de la afinidad a medida que te mueves de izquierda a derecha se debe a que los niveles de energía se acercan a estar completamente ocupados.

En cuanto a los cationes, el grupo del elemento te dice qué carga tendrá el anión correspondiente. El cargo resultante es el número de grupo menos ocho. El cloro, en el grupo 7, forma un anión con una carga −1, y el oxígeno, en el grupo 6, forma un catión con una carga −2.