Ion
Ion adalah suatu atom atau molekul yang memiliki muatan listrik total tidak nol (jumlah total elektron tidak sama dengan jumlah total proton). Kation adalah ion bermuatan positif, sedangkan anion adalah ion bermuatan negatif. Oleh karena itu, sebuah molekul kation memiliki sebuah proton hidrogen tanpa elektron, sedangkan anion memiliki elektron ekstra. Oleh karena muatan
listriknya yang berlawanan, kation dan anion saling tertarik satu sama lain dan mudah membentuk senyawa ionik.
Ion yang hanya berisi satu atom disebut ion monoatomik atau ion atomik, sementara yang berisi dua atau lebih atom membentuk ion molekuler atau ion poliatomik. Dalam hal ionisasi fisik dalam suatu media, misalnya gas, "pasangan ion" tercipta dari tumbukan ion, dimana masing-masing pasangan yang terbentuk mengandung elektron bebas dan ion positif. Ion juga
tercipta melalui interaksi kimia, misalnya pelarutan garam dalam cairan, atau dengan cara lain, melewatkan arus searah melalui larutan penghantar yang melarutkan anode melalui ionisasi.
Kata ion berasal dari Greek: , ion, "sedang pergi", kata kerja bentuk sedang dari Greek: , ienai, "pergi". Istilah ini diperkenalkan oleh fisikawan dan kimiawan Inggris Michael Faraday pada tahun 1834 untuk menyebut spesies tak dikenal yang pergi dari satu elektrode ke elektrode lain melalui media berair. Faraday tidak mengetahui sifat spesies ini, tetapi ia
mengetahui bahwa ketika logam larut ke dalam dan memasuki larutan pada satu elektrode, logam baru muncul dari larutan pada elektrode lainnya; zat tersebut telah bergerak melalui larutan dalam suatu arus. Ini membawa materi dari satu tempat ke tempat lain.
Faraday juga memperkenalkan kata anion untuk ion bermuatan negatif, dan kation untuk ion bermuatan positif. Dalam tatanama Faraday, kation dinamakan demikian karena mereka tertarik ke katode dalam perangkat galvani dan anion dinamakan demikian karena mereka tertarik ke anode.
Svante Arrhenius mengajukan penjelasannya, pada disertasinya tahun 1884, bahwa faktanya garam kristal padat terdisosiasi menjadi pasangan partikel bermuatan ketika melarut. Disertasinya ini membuat Arrhenius memperoleh Nobel Kimia tahun 1903. Penjelasan Arrhenius adalah bahwa dalam pembentukan larutan, garam terdisosiasi menjadi ion-ion Faraday. Arrhenius mengusulkan bahwa ion terbentuk meskipun tanpa adanya arus listrik.
Ion dalam keadaan mirip gasnya bersifat sangat reaktif dan akan cepat berinteraksi dengan ion yang memiliki muatan berlawanan menghasilkan molekul netral atau garam ionik. Ion juga dihasilkan dalam keadaan cair atau padat ketika garam berinteraksi dengan pelarut (misalnya, air) menghasilkan "ion tersolvasi", yang lebih stabil. Ion-ion bergerak saling menjauhi untuk berinteraksi
dengan cairan dengan alasan yang melibatkan perubahan energi dan entropi. Spesies yang terstabilkan ini lebih banyak dijumpai di lingkungan bertemperatur rendah. Contoh umum adalah ion yang terdapat dalam air laut, yang berasal dari garam-garam terlarut.
Seluruh ion memiliki muatan, yang berarti, seperti obyek-obyek bermuatan lainnya, mereka:
tertarik dengan muatan listrik yang berlawanan (positif kepada negatif dan sebaliknya), menolak muatan sejenis ketika bergerak, trayektori (lintasan) mereka dapat dibelokkan oleh medan magnet.
Elektron, karena massanya yang kecil sehingga sifat menempati ruangnya yang besar dianggap sebagai gelombang materi (English: matter wave). Ini menentukan seluruh ukuran atom dan molekul yang memiliki elektron. Anion (ion bermuatan negatif) lebih besar daripada molekul atau atom induknya, karena kelebihan elektron saling tolak-menolak satu sama lain sehingga menambah ukuran
fisik ion, dan ukurannya ditentukan oleh awan elektronnya. Dengan demikian, secara umum, kation berukuran lebih kecil daripada atom atau molekul induknya karena ukuran awan elektronnya juga lebih kecil. Kation hidrogen tidak memiliki elektron sama sekali, sehingga hanya memiliki proton tunggal- jauh lebih kecil daripada atom hidrogen.
Oleh karena muatan listrik pada proton secara besaran adalah sama dengan muatan elektron, muatan listrik netto suatu ion adalah sama dengan jumlah proton dalam ion dikurangi jumlah elektron.
Anion (), berasal dari Greek:  (án), yang berarti "naik", adalah ion dengan jumlah elektron lebih banyak daripada proton, menghasilkan muatan netto negatif (karena elektron bermuatan negatif dan proton bermuatan positif).
Kation (+), berasal dari Greek:  (káto), yang berarti "turun", adalah ion dengan jumlah elektron lebih sedikit daripada proton, memberikan muatan positif.
Terdapat dua nama tambahan yang digunakan untuk ion dengan muatan banyak. Misalnya, ion dengan muatan 2 dikenal sebagai dianion dan ion dengan muatan +2 dikenal sebagai dikation. Ion zwitter adalah molekul netral dengan muatan positif dan negatif di beberapa tempat yang berbeda dalam molekul tersebut.
Kation dan anion ditentukan berdasarkan jari-jari ion dan keduanya memiliki ukuran yang relatif berbeda: "Kation berukuran kecil, sebagian besar memiliki jari-jari kurang dari 1010 m (108 cm). Sebaliknya, sebagian besar anion berukuran besar, seperti anion bumi yang paling umum, oksigen. Berdasarkan fakta ini, tampak bahwa sebagian besar ruang pada kristal ditempati oleh anion dan bahwa kation termuat di dalam ruang-ruang di antaranya."
Sebuah kation memiliki jari-jari kurang dari 0.8  1010 m (0.8 ) sementara anion memiliki jari-jari yang lebih dari 1.3  1010 m (1.3 ).
Ion di alam ada dimana-mana dan bertanggung jawab untuk beragam fenomena dari pendaran Matahari hingga keberadaan ionosfer Bumi. Atom dalam keadaan ioniknya dapat memiliki warna yang berbeda dari atom netral, dan dengan demikian penyerapan cahaya oleh ion logam memberikan warna batu permata. Dalam kimia organik maupun anorganik (termasuk biokimia), interaksi air dan ion sangatlah penting; contohnya
adalah energi yang mendorong gangguan adenosin trifosfat (ATP). Bagian berikut menjelaskan konteks dimana fitur ion menonjol; dan disusun sesuai penurunan skala panjang fisik, dari astronomis ke mikroskopis.
Ion dapat disiapkan secara non-kimia menggunakan berbagai sumber ion, biasanya melibatkan tegangan tinggi atau suhu. Ion digunakan dalam banyak perangkat seperti spektrometer massa, spektrometer emisi optik, akselerator partikel, implanter ion, dan mesin ion.
Sebagai partikel bermuatan yang reaktif, mereka juga digunakan dalam pemurnian udara dengan cara mengganggu mikroba, dan pada peralatan rumah tangga seperti detektor asap.
Oleh karena pensinyalan dan metabolisme dalam organisme dikendalikan oleh gradien ionik yang tepat melintasi membran, gangguan gradien ini berkontribusi terhadap kematian sel. Ini adalah mekanisme umum yang dieksploitasi oleh biosida alami dan buatan, termasuk saluran ion gramisidina dan amfoterisin (fungisida).
Ion anorganik terlarut adalah komponen dari padatan terlarut total, indikator kualitas air yang dikenal luas.
Efek pengion radiasi pada gas banyak digunakan untuk mendeteksi radiasi seperti partikel alfa, beta, sinar gama dan sinar-X. Kejadian ionisasi awalnya pada instrumen ini menghasilkan pembentukan suatu "pasangan ion"; ion positif dan elektron bebas, melalui tumbukan ion oleh radiasi pada molekul gas. Bejana ionisasi adalah bentuk paling sederhana detektor ini, dan
mengumpulkan semua muatan yang terbentuk melalui ionisasi langsung di dalam gas yang diaplikasikan melalui medan listrik.
Tabung Geiger-Müller dan pencacah proporsional keduanya menggunakan fenomena yang dikenal sebagai longsoran Townsend (English: Townsend discharge) untuk melipatgandakan efek dari peristiwa pengion asli dengan menggunakan efek air terjun dimana elektron bebas diberikan energi yang cukup oleh medan listrik untuk melepaskan elektron lebih lanjut melalui tumbukan ion.