Lorsque les atomes gagnent ou perdent des électrons pour obtenir une configuration électronique plus stable, ils forment des ions. Les liaisons ioniques sont des attractions électrostatiques entre les ions ayant des charges opposées. Les composés ioniques sont rigides et cassants lorsqu’ils sont solides et ils peuvent se dissocier selon leurs ions constitutifs dans l’eau. Les composés covalents, en revanche, restent intacts à moins qu’une réaction chimique ne les rompe.
Les liaisons ioniques sont des interactions électrostatiques réversibles entre les ions qui ont des charges opposées. Les éléments les plus réactifs (c.-à-d. qui ont une tendance plus élevée à subir des réactions chimiques) comprennent ceux qui n’ont qu’un seul électron de valence (p. ex., le potassium) et ceux qui ont besoin d’un électron de valence de plus (p. ex., le chlore).
Les ions qui perdent des électrons ont une charge positive et sont appelés des cations. Les ions qui gagnent des électrons ont une charge négative et s’appellent des anions. Les cations et les anions se combinent dans des rapports qui se traduisent par une charge nette de 0 pour le composé qu’ils forment. Par exemple, le composé chlorure de potassium (KCl) contient un ion chlorure pour chaque ion potassium, parce que la charge du potassium est de +1 et la charge du chlorure est de -1. Le composé chlorure de magnésium (MgCl2) contient deux ions chlorure pour chaque ion magnésium parce que la charge du magnésium est de +2.
Les forces électrostatiques qui maintiennent les composés ioniques ensemble sont fortes lorsque les composés sont sous forme solide. Puisque les points de fusion des composés ioniques ont tendance à être très élevés, on les trouve généralement en tant que solides à la surface de la Terre. Cependant, les liaisons ioniques ne sont pas aussi fortes que les liaisons covalentes parce que les ions peuvent être séparés, ou dissous, dans une réaction chimique avec des liquides comme l’eau. Les ions dissous dans l’eau sont considérés comme étant dans une réaction chimique ; et de nombreux ions sont capables de conduire des courants électriques lorsqu’ils sont sous cette forme.
Les électrolytes sont des ions qui peuvent conduire l’électricité lorsqu’ils sont dissous dans l’eau. Dans les systèmes biologiques, les électrolytes sont essentiels à la régulation osmotique — l’équilibre de l’eau à travers les membranes cellulaires. Les électrolytes contribuent également aux processus biologiques essentiels qui reposent sur des charges électriques à travers la membrane cellulaire, tels que les contractions musculaires et les impulsions nerveuses. Les électrolytes biologiques courants comprennent l’ion calcium (Ca2+), l’ion sodium (Na+), l’ion magnésium (Mg2+), l’ion potassium (K+), l’ion phosphate (PO43-) et l’ion chlorure (Cl–).
Les déséquilibres en électrolytes peuvent provoquer des symptômes physiques graves et même la mort. L’un des déséquilibres électrolytiques les plus fréquemment rencontrés est l’hyponatrémie, des niveaux insuffisants de sodium dans le sang. L’hyponatrémie peut être un symptôme d’un autre problème médical ou peut être causée par l’ingestion de trop d’eau sans remplacer adéquatement le sodium. Les traitements pour cet état grave visent à rétablir l’équilibre en sodium dans le corps afin que le cerveau, le cœur et d’autres organes puissent fonctionner correctement.
