Ionización

Energía de ionización de elementos neutrales.

La ionización es el proceso químico o físico mediante el cual se producen iones, estos son átomos o moléculas cargadas eléctricamente debido al exceso o falta de electrones respecto a un átomo o molécula neutro. A la especie química con más electrones que el átomo o molécula neutros se le llama anión, y posee una carga neta negativa, y a la que tiene menos electrones catión, teniendo una carga neta positiva. Hay varias maneras por las que se pueden formar iones de átomos o moléculas.

Química

En ciertas reacciones químicas la ionización ocurre por transferencia de electrones; por ejemplo, el cloro reacciona con el sodio para formar cloruro de sodio, que consiste en iones de sodio (Na⁺) e iones de cloruro (Cl^-). La condición para que se formen iones en reacciones químicas suele ser una fuerte diferencia de electronegatividad entre los elementos que reaccionan o por efectos de resonancia que estabilizan la carga. Además la ionización es favorecida por medios polares que consiguen estabilizar los iones. Así el pentacloruro de fósforo (PCl₅) tiene forma molecular no iónica en medios poco polares como el tolueno y disocia en iones en disolventes polares como el nitrobenceno (O₂NC₆H₅).

La presencia de ácidos de Lewis como en los haluros de aluminio o el trifluoruro de boro (BF₃) también puede favorecer la ionización debido a la formación de complejos estables como el [AlCl₄^-]. Así la adición de tricloruro de aluminio a una disolución del cloruro de tritl (Cl-CPh₃), un compuesto orgánico, resulta en la formación del tetracloroaluminato de tritilio ([AlCl₄]^-[CPh₃]⁺, una sustancia iónica y la adición de cloruro de alumino a tetraclorociclopropeno (C₃Cl₄, un líquido orgánico volátil) proporciona el tetracloroaluminato de triclorociclopropenilio ([AlCl₄]^-[C₃Cl₃]⁺ como sólido incoloro. A este proceso se le suman las umas de los electrones compuestos por menos cargas negativas al núcleo de el primer átomo consecutivo.

Física

En los procesos físicos se suelen separar los electrones de una molécula neutra. Para lograrlo hay que aportar la energía necesaria. Esto es posible calentando hasta una elevada temperatura (se suele formar un plasma), mediante irradiación ionizante (por ejemplo, luz ultravioleta, rayos X o radiactividad alfa, beta o gamma), aplicando campos eléctricos fuertes, o bombardeando una muestra con partículas. Se genera de esta forma una partícula con carga positiva (catión) además de un electrón libre.

Los procesos de ionización están implicados en la formación del rayo durante las tormentas, en la generación de luz en las pantallas de plasma, en las lámparas fluorescentes y son la base de la espectroscopía de masas.

Aplicación: esterilización por ionización

En el ambiente (aire, agua, suelo, etc.) existen microorganismos o microbios que contaminan, aprovechando los nutrientes a su alcance para desarrollarse o permanecer en ellos.

La esterilización es la práctica que tiene por fin destruir o eliminar todos los microbios. El efecto bactericida de las radiaciones es conocido desde tiempos antiguos, así por ejemplo se sabe que la radiación solar, o más precisamente las radiaciones ultravioletas, son agentes naturales de esterilización.Sin embargo, las radiaciones electromagnéticas infrarrojas son las menos eficaces debido a su gran longitud de onda. La esterilización mediante rayos gamma es una tecnología que ha sido identificada como una alternativa segura para reducir la carga microbiana en alimentos y en insumos que entran en contacto directo con ellos, reduciendo el riesgo de contagio de enfermedades transmitidas por alimentos, en la producción, procesamiento, manipulación y preparación de éstos, todo lo cuál aumenta la calidad y competitividad de los productos otorgándoles un mayor valor agregado.

La energía ionizante se puede originar a partir de tres fuentes distintas: rayos gamma, una máquina generadora de electrones y rayos X. La fuente más común de los rayos gamma es el cobalto-60.

Los rayos gamma se componen de ondas electromagnéticas de longitud de onda muy cortas que penetran en los envases y productos expuestos a dicha fuente, ocasionando pequeños cambios estructurales en la cadena de ADN de las bacterias o microorganismos, causándoles la muerte o dejándolas inviables o estériles, sin capacidad de replicarse. La tecnología permite el tratamiento de los productos en su envase final.

La energía ionizante es factible de ser aplicada a una gran variedad de productos, con el fin de esterilización o reducción de carga microbiana, eliminando patógenos que pueden ser dañinos para la salud. Entre los productos tratados se encuentran: Alimentos, cosméticos, productos médicos, yerbas medicinales, productos de laboratorio y farmacéutico, alimento animal y embalajes.

La tecnología existe en forma comercial desde la década de 1950 y está autorizada su uso en más de treinta países, para más de cincuenta productos alimentarios. Cuenta con la aprobación de importantes organismos internacionales como: la WHO, FAO y la IAEA. También cuenta con la aprobación de la FDA, que plasma su normativa en el código 21 CFR 179.26. Estas entidades pueden recomendar, regular o legislar sobre la correcta aplicación de la tecnología, estableciendo los parámetros adecuados de operación y las dosis máximas aplicables a cada tipo de producto.

• WHO (World Health Organization) Organización Mundial de la Salud.
• IAEA (International Atomic Energy Agency) organismo autónomo que promueve el uso pacífico de la energía nuclear (en español: OIEA, Organización Internacional de Energía Atómica).
• FDA (Food and Drug Administration) Agencia de gobierno de los EEUU que regula alimentos y productos farmacéuticos.
• FAO (Food and Agriculture Organization) Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación.

Los rayos Gamma no dejan ningún tipo de residuos y es efectivo contra organismos patógenos y permite la obtención de alimentos inocuos y sanos. Así lo aseguran quienes han apostado por esta alternativa, cuyo uso ha venido ampliándose en los últimos años. Diversas investigaciones han demostrado que no se producen pérdidas significativas de nutrientes en los alimentos.

Véase también

• Anión
• Catión
• Enlace iónico
• Svante Arrhenius