- Hogyan képződik a kation?
- Hivatalos feltöltések és további linkek
- Oxidáció
- Különbségek az anionnal szemben
- Példák a leggyakoribb kationokra
- egyatomos
- poliatomos
- Irodalom
A kation egy kémiai faj, amelynek pozitív töltése van. Az anionnal együtt a létező ionok két típusát képezi. Töltése az atomban lévő elektronhiány eredménye, amely a magban lévő protonok nagyobb vonzerejét eredményezi. Minden olyan elektronon, amelyet egy semleges atom veszít, a pozitív töltés egy egységgel növekszik.
Ha egy atom elveszít egy elektronot, és ezért a protonok száma egynél nagyobb, akkor pozitív töltése +1 lesz; Ha elveszít két elektronot, a töltés +2 lesz, és így tovább. Ha a kationnak +1 töltése van, azt monovalensnek mondják; másrészt, ha az említett töltés nagyobb, mint +1, akkor a kationt többértékűnek tekintik.
Hidrónium-ion, az egyik legegyszerűbb kation. Forrás: Gabriel Bolívar.
A fenti képen a H 3 O + kation látható, amelyet hidrónium-ionnak hívnak. Mint látható, alig van + 1 töltése, következésképpen monovalens kation.
A kationok fontos fajok, mivel elektrosztatikus erőt gyakorolnak környezetükre és a körülvevő molekulákra. Nagyon kölcsönhatásba lépnek a vízzel, egy folyadékkal, amely hidratálja és szállítja azokat a nedves talajban, hogy később eljussanak a növények gyökereihez és felhasználhatók fiziológiai funkcióikhoz.
Hogyan képződik a kation?
Megemlítették, hogy amikor egy atom elveszít egy elektronot, akkor nagyobb számú protonja, az elektronokhoz viszonyítva, vonzó erőt mutat, amely pozitív töltéské alakul. De hogyan történhet az elektronvesztés? A válasz a kémiai reakciókban bekövetkező átalakulástól függ.
Meg kell jegyezni, hogy a pozitívan töltött atom jelenléte nem feltétlenül jelenti kation képződését. Ahhoz, hogy ilyennek lehessen tekinteni, nem lehet olyan atom, amelynek formális töltése negatív, amely semlegesíti. Ellenkező esetben vonzás és visszataszítás lenne ugyanazon vegyületen belül, és semleges lenne.
Hivatalos feltöltések és további linkek
Az elektronegatív atomok kovalens kötéseikből vonzzák az elektronokat hozzájuk. Még ha az elektronok is egyenlően oszlanak meg, eljön egy pont, ahol részben kevesebb elektronuk lesz, mint alapkonfigurációjukban; tehát szabad atomjai, anélkül, hogy más elemekhez lenne kötődve.
Ezután ezek az elektronegatív atomok elektronhiányt fognak tapasztalni, és ezzel együtt atomjaik protonjai nagyobb vonzóerőt fognak kifejteni; megszületett a pozitív formális töltés. Ha csak egy pozitív formális töltés van, a vegyület általános pozitív ionos töltést mutat ki; így a kation születik.
A H 3 O + kation oxigénatomja a fentiek hiteles példája. Három OH kötésével, amelyek egyvel többek, mint a vízmolekulában (HOH), egy elektron veszteségét tapasztalja meg alapállapotából. A hivatalos díjszámítás lehetővé teszi annak meghatározását, hogy mikor történik ez.
Ha egy pillanatra feltételezzük, hogy újabb OH-kötés képződik, akkor megkapjuk a kétértékű H 4 O 2+ kationt. Vegye figyelembe, hogy a kétértékű töltés a kation tetején a következőképpen van írva: szám, amelyet a „+” szimbólum követ; ugyanúgy járunk el az anionokkal.
Oxidáció
A fémek kationformájúak, par excellence. Nem mindegyik képezhet kovalens (vagy legalábbis tisztán kovalens) kötéseket. Ehelyett elveszítik az elektronokat, hogy ionos kötéseket hozzanak létre: a pozitív töltés vonzza a negatívot, amelyet a fizikai erők tartanak együtt.
Ezért a fémek elveszítik az elektronokat, hogy M-ről M n + -re menjenek, ahol n általában megegyezik a periodikus táblán szereplő csoportjának számával; bár n több egész értéket vehet fel, ami különösen igaz az átmeneti fémek esetében. Az elektronvesztés az oxidációnak nevezett kémiai reakcióban zajlik.
A fémek oxidálódnak, elveszítik az elektronot, atomjukban a protonok száma meghaladja az elektronok számát, következésképpen pozitív töltést mutatnak. Annak érdekében, hogy az oxidáció megtörténjen, olyan oxidálószernek kell lennie, amely csökkenti vagy elnyeri a fémek által elvesztett elektronokat. Az oxigén a legismertebb oxidálószer.
Különbségek az anionnal szemben
Az atom sugarainak összehúzódása kationban. Forrás: Gabriel Bolívar.
A kation és az anion közötti különbségeket az alábbiakban soroljuk fel:
-A kation általában kisebb, mint az anion. A fenti ábra azt mutatja, hogy miként csökken az Mg atom sugara két elektron elvesztésével és az Mg 2+ kation váltává; az anionokkal ellentétesen fordul elő: térképesebbé válnak.
- Több protonnal rendelkezik, mint elektronok, míg az anionnál több elektron, mint protonnal rendelkezik.
-Ha kisebb, akkor a töltési sűrűsége nagyobb, ezért nagyobb polarizáló képessége van; vagyis deformálja a szomszédos atomok elektronfelhőit.
- A kation ugyanabba az irányba mozog, mint az alkalmazott elektromos mező, míg az anion az ellenkező irányba mozog.
Példák a leggyakoribb kationokra
egyatomos
A monatomikus kationok főként fémekből származnak (bizonyos kivételekkel, mint például a H +). A többi közül rendkívül ritka a nemfémes elemből származó kation figyelembevétele.
Látható, hogy sokuk di vagy többértékű, és díjaik nagysága megegyezik a periodikus táblázatban szereplő csoportok számával.
-Li +
-Na +
-K +
-Rb +
-Cs +
-Fr +
-Ag +
Mindegyikük közös az '1+' töltéssel, amelyet a szám megadása nélkül írnak, és szintén az 1. csoportból származnak: alkálifémek. Ezen kívül létezik az Ag + kation, az egyik leggyakoribb az átmeneti fémek közül.
-Be 2+
-Mg 2+
-Ca 2+
-Sr 2+
-Ba 2+
-Ra 2+
Ezek a kétértékű kationok a 2. csoportba tartozó fémekből származnak: az alkáliföldfémekből.
-Nem 3+
-Ga 3+
-In 3+
-Tl 3+
-Nh 3+
A bórcsoport háromértékű kationjai.
A példákat eddig egyetlen valencia vagy töltés jellemezte. Más kationok egynél több valenciát vagy pozitív oxidációs állapotot mutatnak:
-Sn 2+
-Sn 4+ (ón)
-Co 2+
-Co 3+ (kobalt)
-Au +
-Au 3+ (arany)
-Fe 2+
-Fe 3+ (vas)
És más fémek, például a mangán, még nagyobb vegyértékű lehet:
-Mn 2+
-Mn 3+
-Mn 4+
-Mn 7+
Minél nagyobb a töltés, annál kisebb és polarizálóbb a kation.
poliatomos
Anélkül, hogy belemennénk a szerves kémiába, vannak olyan szervetlen és poliatomikus kationok, amelyek a napi életben nagyon gyakoriak; mint például:
-H 3 O + (hidrónium, már említettük).
-NH 4 + (ammónium).
-NO 2 + (nitrónium, jelen van a nitrációs folyamatokban).
-PH 4 + (foszfónium).
Irodalom
- Whitten, Davis, Peck és Stanley. (2008). Kémia. (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. május 05.) Kationdefiníció és példák. Helyreállítva: gondolat.com
- Wyman Elizabeth. (2019). Kation: Meghatározás és példák. Tanulmány. Helyreállítva: study.com
- Fajankók. (2019). Pozitív és negatív ionok: kationok és anionok. Helyreállítva: dummies.com
- Wikipedia. (2019). Kation. Helyreállítva: es.wikipedia.org