Qué son los aniones y para qué sirven: funciones y aplicaciones

Los aniones son iones, es decir, átomos o grupos de átomos que poseen carga eléctrica negativa. Esta carga aparece cuando una especie química gana uno o varios electrones. Aunque a menudo se estudian en las disoluciones, los aniones también forman parte de muchas sustancias sólidas, especialmente de las sales y otros compuestos iónicos.

Su importancia se debe a que intervienen en numerosos procesos: ayudan a regular el equilibrio químico de los seres vivos, forman parte de biomoléculas, participan en la nutrición de las plantas y se emplean en productos desinfectantes, fertilizantes y conservantes. Por tanto, no tienen una única función, sino que su papel depende del anión concreto y del medio en el que se encuentre.

Resumen

Los aniones son iones con carga negativa porque han ganado electrones; pueden encontrarse en disoluciones o integrados en redes iónicas sólidas. Se clasifican en monoatómicos y poliatómicos. Cumplen funciones biológicas esenciales: el bicarbonato ayuda a regular el pH, el yoduro interviene en las hormonas tiroideas y los fosfatos forman parte del ADN, ARN, ATP y membranas celulares. Nitratos y fosfatos nutren a las plantas. Además, algunos se emplean en desinfección, fertilizantes y conservación alimentaria, con dosis controladas.

¿Qué son los aniones?

Un anión es una especie química con más electrones que protones. Como los electrones tienen carga negativa, el resultado es una carga neta menor que cero. Por ejemplo, un átomo de cloro puede captar un electrón y transformarse en el ion cloruro, representado como Cl-.

Los aniones se producen mediante un proceso llamado ganancia de electrones. En cambio, cuando un átomo pierde electrones se convierte en un catión, que tiene carga positiva. La atracción entre aniones y cationes permite formar enlaces iónicos. En estos enlaces no se debe imaginar que las partículas forman moléculas aisladas como las de muchas sustancias covalentes; en los sólidos iónicos suelen organizarse en una red ordenada.

Por ejemplo, el cloruro de sodio está formado por iones sodio, Na+, e iones cloruro, Cl-. Las cargas positiva y negativa se compensan en la proporción adecuada y el compuesto resultante es eléctricamente neutro. Cuando una sal se disuelve en agua, sus iones pueden separarse y desplazarse por la disolución. En ese estado, los aniones contribuyen a la conducción de la corriente eléctrica.

Tipos de aniones

Una clasificación sencilla distingue los aniones según el número de átomos que los forman.

• Aniones monoatómicos: están constituidos por un solo átomo. Son frecuentes entre los elementos no metálicos, que tienden a captar electrones para alcanzar una configuración electrónica más estable. Algunos ejemplos son el fluoruro, F-, el sulfuro, S2-, y el cloruro, Cl-.
• Aniones poliatómicos: contienen dos o más átomos unidos entre sí. La carga negativa pertenece al conjunto de la especie, aunque puede distribuirse entre varios átomos. Entre ellos se encuentran el bicarbonato, HCO3-, el nitrato, NO3-, y el fosfato, PO4 3-.

Muchos aniones poliatómicos son oxoaniones: contienen oxígeno unido a otro elemento. Suelen relacionarse con los oxoácidos. Por ejemplo, el ácido nítrico puede dar lugar al ion nitrato, mientras que el ácido carbónico está relacionado con los iones bicarbonato y carbonato.

¿Para qué sirven los aniones en los seres vivos?

Decir que un anión “sirve” para algo es una forma sencilla de referirse a su función o importancia. La utilidad no corresponde a todos los aniones por igual: cada uno participa en procesos concretos. Además, muchos deben mantenerse dentro de unos límites, porque tanto su carencia como su exceso pueden alterar el funcionamiento de un organismo.

Regulación del pH

El pH indica, de manera relacionada con la concentración de iones hidrógeno, si una disolución es más ácida o más básica. Las células y los líquidos corporales necesitan conservar el pH dentro de unos márgenes estrechos, ya que las enzimas y otras moléculas funcionan correctamente solo en determinadas condiciones.

Algunos aniones forman parte de los sistemas tampón, capaces de reducir los cambios bruscos de acidez. Uno de los sistemas más importantes en el organismo es el formado por el ácido carbónico y el bicarbonato, HCO3-. Si aumentan los iones hidrógeno, el bicarbonato puede reaccionar con ellos y contribuir a disminuir la acidificación. Si el medio se vuelve demasiado básico, el equilibrio puede desplazarse en sentido contrario y aportar iones hidrógeno.

Este mecanismo no mantiene el pH completamente inmóvil, pero ayuda a que las variaciones sean moderadas. Su funcionamiento se relaciona con otros procesos fisiológicos, como la respiración y la regulación que realizan los riñones.

Participación del yoduro en las hormonas tiroideas

El yodo es necesario para fabricar las hormonas de la glándula tiroides, que intervienen en la regulación del metabolismo. En el organismo, el yodo procedente de la alimentación puede encontrarse como ion yoduro, I-.

La glándula tiroides capta el yoduro y lo utiliza en una serie de reacciones que permiten incorporar yodo a moléculas relacionadas con la tirosina. De este proceso se obtienen las hormonas tiroideas. Por eso, una alimentación que aporte suficiente yodo resulta importante, aunque las necesidades y las recomendaciones concretas dependen de factores como la edad y la situación fisiológica.

Formación de biomoléculas

El fosfato es una parte esencial de numerosas sustancias biológicas. Los grupos fosfato forman parte de la estructura del ADN y del ARN, moléculas que almacenan y transmiten la información genética. También aparecen en el ATP, compuesto que participa en la transferencia de energía durante muchas reacciones celulares.

Además, los fosfatos están presentes en los fosfolípidos. Estas moléculas contribuyen a formar las membranas celulares, que separan el interior de las células del medio que las rodea y permiten organizar distintos procesos.

Nutrientes para las plantas

Los aniones nitrato, NO3-, y fosfato, PO4 3-, aportan elementos que las plantas necesitan para crecer. El nitrógeno participa en la formación de proteínas y ácidos nucleicos, mientras que el fósforo interviene en moléculas relacionadas con la energía y en otros componentes celulares.

Las raíces absorben estos nutrientes principalmente cuando se encuentran disueltos en el agua del suelo. Su disponibilidad depende de las características del terreno y de otros factores. Una cantidad insuficiente puede limitar el desarrollo vegetal, pero un exceso de fertilizantes también puede perjudicar el suelo y contaminar el agua.

Aplicaciones industriales de los aniones

Las propiedades químicas de determinados aniones explican su uso en diferentes actividades industriales. En estos casos, no basta con que tengan carga negativa: también importan su capacidad de reaccionar, su solubilidad y la concentración empleada.

Desinfección

El hipoclorito, ClO-, posee una importante capacidad oxidante. Por ello se utiliza para reducir la cantidad de microorganismos en el agua y en determinadas superficies. Es el anión característico de muchos productos basados en lejía.

Otros oxoaniones del cloro, como el clorito, ClO2-, también pueden emplearse en procesos de desinfección bajo condiciones controladas. Estos productos deben utilizarse siguiendo las instrucciones de seguridad, ya que mezclarlos con ciertas sustancias puede producir gases o reacciones peligrosas.

Fabricación de fertilizantes

Las sales que contienen nitratos y fosfatos se emplean en la elaboración de fertilizantes. Al disolverse, proporcionan a las plantas iones que pueden absorber a través de las raíces. También se utilizan sales con otros nutrientes, de acuerdo con las necesidades del cultivo y la composición del suelo.

La aplicación debe ajustarse a la cantidad necesaria. Si se añade más fertilizante del que las plantas pueden aprovechar, parte de los nitratos y fosfatos puede desplazarse hacia ríos, lagos o aguas subterráneas. Este proceso puede favorecer la eutrofización, es decir, un enriquecimiento excesivo de nutrientes que altera los ecosistemas acuáticos.

Conservación de alimentos

Los nitratos y los nitritos se han utilizado como aditivos en algunos productos cárnicos. Ayudan a controlar ciertos microorganismos y contribuyen a conservar características como el color en determinados alimentos.

Su uso está regulado porque, dependiendo de las condiciones, pueden intervenir en la formación de compuestos que conviene limitar. Por esta razón, la industria debe respetar las cantidades autorizadas y las normas de seguridad alimentaria. No es correcto considerar que todos los aniones son beneficiosos o perjudiciales por sí mismos: los efectos dependen de la sustancia, la dosis y la forma de exposición.

Resumen de las ideas principales

• Un anión es un ion con carga negativa porque ha ganado uno o varios electrones.
• Puede estar libre en una disolución o formar parte de una red iónica en un compuesto sólido.
• Los aniones pueden ser monoatómicos o poliatómicos.
• El bicarbonato participa en la regulación del pH, y el yoduro interviene en la síntesis de hormonas tiroideas.
• Los fosfatos forman parte de biomoléculas y, junto con los nitratos, aportan nutrientes a las plantas.
• Algunos aniones se usan para desinfectar, fabricar fertilizantes o conservar alimentos.