Een
ion
(uitspraak met klemtoon op
o
) is een
elektrisch geladen
atoom
of
molecuul
, een
monoatomisch ion
, of een groep atomen met een elektrische lading, een zogeheten
polyatomisch ion
. Een ion kan positief of negatief geladen zijn door respectievelijk een tekort of een overschot van een of meer
elektronen
. In de
natuur-
en de
sterrenkunde
beschouwt men meestal geisoleerde atomen of moleculen; in de scheikunde en de biologie bevinden de geladen atomen en moleculen zich doorgaans in een
waterige oplossing
(
elektrolyt
). In het geval dat een groep van onderling
verbonden
atomen een lading draagt, wordt gesproken van een samengesteld of polyatomisch ion, bijvoorbeeld het
ammonium
-kation (NH
4
+
) of het
zuurrest
-anion SO
4
2?
. Wanneer, vanuit ongeladen atomen, ionen gevormd worden spreekt men van
ionisatie
.
Het woord 'ion' is afkomstig van het Griekse ιον (
gaande
). Het werd in 1834 bedacht door de Engelse natuur- en scheikundige
Michael Faraday
voor een toen onbekend
deeltje
dat van de ene
elektrode
naar de andere ging in een waterige oplossing. Faraday kende de aard van een dergelijk deeltje niet, maar wist wel dat in een
elektrische stroom
een of andere stof zich door de oplossing bewoog van de ene plek naar de andere, aangezien metaal aan de ene elektrode in oplossing ging en aan de andere elektrode nieuw metaal uit de oplossing tevoorschijn kwam.
Faraday
introduceerde de termen
anion
voor een negatief geladen ion dat wordt aangetrokken door de positieve
anode
, en
kation
voor een positief geladen ion dat door de negatieve
kathode
wordt aangetrokken.
Geioniseerde atomen in
plasma's
worden veel bestudeerd in de natuurkunde en sterrenkunde. De bekendste voorbeelden zijn het
proton
(een waterstofatoom zonder zijn elektron, H
+
of
p
) en het
α-deeltje
(een heliumkern zonder elektronen, He
2+
of α). Deze deeltjes komen in de natuur voor in de
zonnewind
en in
emissienevels
.
In een gas kan ionisatie plaatsvinden door energie toe te voeren met behulp van bijvoorbeeld elektrische stroom.
Bliksem
is een voorbeeld van een heftige ionisatie in de natuur; hierbij vormen geioniseerde gasatomen een geleidend kanaal voor een stroom die tot miljoenen
amperes
kan oplopen. Hoog in de atmosfeer kunnen deeltjes van de zon ionisatie van gasatomen veroorzaken, wat de oorzaak is van het
noorderlicht
. De elektrische lasboog is mogelijk door ionisatie van het gas tussen elektrode en werkstuk.
Deeltjes afkomstig uit een
deeltjesversneller
kan men van elektronen ontdoen door ze door een kamer te leiden waarin zich een zogeheten
strippergas
bevindt, dat gemakkelijk extra elektronen opneemt.
In de scheikunde en biologie beschouwt men doorgaans "ionen" die zich in een waterige oplossing bevinden. Is het ion positief geladen, dan spreekt men van een kation, is het negatief geladen, van een anion. Hun namen ontlenen zij aan het feit dat bij in de oplossing geplaatste elektroden het negatieve anion zich naar de positieve anode beweegt en het positieve kation naar de negatieve kathode. Doordat de massa van een elektron gering is, is de massa van een ion vrijwel gelijk aan de
atoom-
of
molecuulmassa
van het betreffende
element
.
Zouten
die in water
oplosbaar
zijn,
vormen
daarin ionen, en wel in paren: een positief geladen (metaal)ion en een negatief geladen zuurrestion (niet-metaal). Een voorbeeld is
keukenzout
in water: de
vaste stof
NaCl
valt uiteen
in het kation Na
+
en het anion Cl
?
. Kationen zijn meestal van metalen afkomstig; het ammonium-kation (NH
4
+
), dat wordt gevormd door de niet-metalen
stikstof
(N) en
waterstof
(H), vormt hierop een uitzondering. In tegenstelling tot de meeste
geladen combinaties
van niet-metalen, is dit ion positief geladen.
Ammonium
is daarnaast een bijzonder kation omdat het bestaat uit een
basisch
ammoniak
-molecuul (NH
3
) dat het 'proton' (natuurkundig bezien), of '
zuur
deeltje' (scheikundig bezien) (H
+
) heeft opgenomen.