- Hvordan dannes et kation?
- Formelle opplastinger og flere lenker
- oksidasjon
- Forskjeller med anion
- Eksempler på de vanligste kationene
- monoatomær
- polyatomiske
- referanser
En kation er en kjemisk art som har en positiv ladning. Den danner sammen med anionen de to typene eksisterende ioner. Ladningen er produktet av en mangel på elektroner i atomet, noe som får protonene i kjernen til å utøve en større tiltrekning. For hvert elektron som et nøytralt atom mister, øker den positive ladningen med en enhet.
Hvis et atom mister et elektron, og antallet protoner er større enn ett, vil dens positive ladning være +1; hvis du mister to elektroner, vil ladningen være +2, og så videre. Når en kation har en +1-ladning, sies den å være monovalent; på den annen side, hvis nevnte ladning er større enn +1, sies kationen å være flerverdig.
Hydronium ion, en av de enkleste kationene. Kilde: Gabriel Bolívar.
Bildet ovenfor viser at kationet H 3 O + , kalt hydronium-ion. Som det kan ses, har det knapt en ladning på +1, og er følgelig en monovalent kation.
Kationer er viktige arter, da de utøver en elektrostatisk kraft på miljøet og molekylene rundt dem. De presenterer et høyt samspill med vann, en væske som hydrerer og transporterer dem i fuktig jord, for senere å komme til plantenes røtter og bli brukt til deres fysiologiske funksjoner.
Hvordan dannes et kation?
Det ble nevnt at når et atom mister et elektron, utøver det større antall protoner, i forhold til elektroner, en attraktiv kraft som oversettes til en positiv ladning. Men hvordan kan tapet av elektron oppstå? Svaret avhenger av transformasjonen som skjer i kjemiske reaksjoner.
Det skal bemerkes at tilstedeværelsen av et positivt ladet atom ikke nødvendigvis innebærer dannelse av et kation. For at det skal anses som sådan, må det ikke være et atom med en negativ formell ladning som nøytraliserer det. Ellers ville det være tiltrekning og frastøtning innen den samme forbindelsen, og det ville være nøytralt.
Formelle opplastinger og flere lenker
Elektronegative atomer tiltrekker elektroner fra sine kovalente bindinger til dem. Selv om elektronene deles likt, vil det komme et punkt hvor de delvis vil ha færre elektroner enn i basalkonfigurasjonen; dette er, dets frie atomer uten å være bundet til andre elementer.
Deretter vil disse elektronegative atomene begynne å oppleve en mangel på elektroner, og med det vil protonene til kjernene deres utøve en større tiltrekningskraft; den positive formelle belastningen er født. Hvis det bare er en positiv formell ladning, vil forbindelsen manifestere en samlet positiv ionisk ladning; dermed blir kationen født.
Oksygenatomet av kationet H 3 O + er en trofast eksempel på det foregående. Ved å ha tre OH-bindinger, en mer enn i vannmolekylet (HOH), opplever det tapet av et elektron fra dets basale tilstand. Formelle ladningsberegninger lar deg bestemme når dette skjer.
Hvis dannelsen av en annen OH-binding er antatt for et øyeblikk, kation H divalente 4 O 2+ vil bli oppnådd . Legg merke til at den toverdige ladningen på toppen av kationen er skrevet som følger: nummer etterfulgt av '+' symbolet; på samme måte fortsetter vi med anionene.
oksidasjon
Metaller er kationformere par excellence. Imidlertid kan ikke alle av dem danne kovalente (eller i det minste rent kovalente) bindinger. I stedet mister de elektroner for å etablere ioniske bindinger: en positiv ladning tiltrekker seg en negativ, holdt sammen av fysiske krefter.
Derfor mister metaller elektroner for å gå fra M til M n + , der n vanligvis er lik tallet på gruppen på det periodiske systemet; selv om n kan ta flere heltallverdier, noe som er spesielt tilfellet med overgangsmetaller. Dette tapet av elektroner skjer i en type kjemisk reaksjon som kalles oksidasjon.
Metaller oksiderer, mister et elektron, antallet protoner i atomene deres overstiger det for elektroner, og utviser følgelig en positiv ladning. For at oksidasjon skal skje, må det være et oksidasjonsmiddel, som reduserer eller får elektronene tapt av metaller. Oksygen er det mest kjente oksidasjonsmiddelet av alle.
Forskjeller med anion
Sammentrekning av atomradiusen i en kation. Kilde: Gabriel Bolívar.
Forskjellene mellom et kation og anion er listet nedenfor:
-Kationen generelt er mindre enn anionen. Bildet over viser hvordan atomradiusen til Mg reduseres ved å miste to elektroner og bli kationen Mg 2+ ; det motsatte skjer med anioner: de blir mer omfangsrike.
-Den har flere protoner enn elektroner, mens anionen har flere elektroner enn protoner.
-Ved mindre, er ladetettheten høyere, og derfor har den en større polariseringskraft; det vil si at den deformerer elektronskyene til nabotatomer.
-En kation beveger seg i samme retning som det påførte elektriske feltet, mens anionen beveger seg i motsatt retning.
Eksempler på de vanligste kationene
monoatomær
De monatomiske kationene kommer stort sett fra metaller (med visse unntak, for eksempel H + ). Av resten er det ekstremt sjelden å vurdere en kation som stammer fra et ikke-metallisk element.
Det vil sees at mange av dem er di- eller flervalente, og at størrelsen på ladningene stemmer overens med antallet av gruppene deres i den periodiske tabellen.
-Li +
-Na +
-K +
-Rb +
-Cs +
-Fr +
-Ag +
De har alle felles ladningen '1+', som er skrevet uten å måtte angi nummeret, og kommer også fra gruppe 1: alkalimetallene. Dessuten er det Ag + -kationen , en av de mest vanlige av overgangsmetallene.
-Være 2+
-Mg 2+
-Ca 2+
-Sr 2+
-Ba 2+
-Ra 2+
Disse toverdige kationene er avledet fra deres respektive metaller som tilhører gruppe 2: jordalkalimetallene.
-I 3+
-Ga 3+
-I 3+
-Tl 3+
-Nh 3+
Trivalente kationer av borgruppen.
Så langt har eksemplene blitt karakterisert som å ha en enkelt valens eller ladning. Andre kationer viser mer enn en valens eller positiv oksidasjonstilstand:
-Sn 2+
-Sn 4+ (tinn)
-Co 2+
-Co 3+ (kobolt)
-Au +
-Au 3+ (gull)
-Fe 2+
-Fe 3+ (jern)
Og andre metaller, som mangan, kan ha enda mer valenser:
-Mn 2+
-Mn 3+
-Mn 4+
-Mn 7+
Jo høyere ladning, jo mindre og mer polariserende kation.
polyatomiske
Uten å gå inn i organisk kjemi, er det uorganiske og polyatomiske kationer som er veldig vanlige i dagliglivet; som for eksempel:
-H 3 O + (hydronium, allerede nevnt).
-NH 4 + (ammonium).
-NO 2 + (nitronium, til stede i nitreringsprosesser).
-PH 4 + (fosfonium).
referanser
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi. (8. utg.). CENGAGE Læring.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (05. mai 2019). Definisjon av kation og eksempler. Gjenopprettet fra: thoughtco.com
- Wyman Elizabeth. (2019). Kation: Definisjon og eksempler. Studere. Gjenopprettet fra: study.com
- Dumminger. (2019). Positive og negative ioner: kationer og anioner. Gjenopprettet fra: dummies.com
- Wikipedia. (2019). Kation. Gjenopprettet fra: es.wikipedia.org