- Hvordan dannes en kation?
- Formelle uploads og flere links
- Oxidation
- Forskelle med anion
- Eksempler på de mest almindelige kationer
- monatomic
- polyatomic
- Referencer
En kation er en kemisk art, der har en positiv ladning. Den danner sammen med anionen de to typer af eksisterende ioner. Dens ladning er produktet af en mangel på elektroner i atomet, hvilket får protonerne i kernen til at udøve en større tiltrækning. For hver elektron, som et neutralt atom mister, øges den positive ladning med en enhed.
Hvis et atom mister et elektron, og antallet af protoner er større end et, vil dets positive ladning være +1; hvis du mister to elektroner, vil ladningen være +2 osv. Når en kation har en +1-ladning, siges den at være monovalent; på den anden side, hvis ladningen er større end +1, siges kationen at være polyvalent.
Hydroniumion, en af de enkleste kationer. Kilde: Gabriel Bolívar.
Billedet ovenfor viser kationen H 3 O +, kaldet hydroniumion. Som det kan ses, har det næppe en ladning på +1, hvilket er en monovalent kation.
Kationer er vigtige arter, da de udøver en elektrostatisk kraft på deres miljø og molekylerne omkring dem. De præsenterer en høj interaktion med vand, en væske, der hydrerer og transporterer dem i fugtig jord, for senere at nå planternes rødder og bruges til deres fysiologiske funktioner.
Hvordan dannes en kation?
Det blev nævnt, at når et atom mister et elektron, udøver det større antal protoner i forhold til elektroner en attraktiv kraft, der omsættes til en positiv ladning. Men hvordan kan tabet af elektron opstå? Svaret afhænger af den transformation, der sker i kemiske reaktioner.
Det skal bemærkes, at tilstedeværelsen af et positivt ladet atom ikke nødvendigvis indebærer dannelse af en kation. For at det kan betragtes som sådan, må der ikke være et atom med en negativ formel ladning, der neutraliserer det. Ellers ville der være tiltrækning og frastødelse inden for den samme forbindelse, og det ville være neutral.
Formelle uploads og flere links
Elektronegative atomer tiltrækker elektroner fra deres kovalente bindinger til dem. Selv hvis elektronerne deles lige, vil der komme et punkt, hvor de delvist vil have færre elektroner end i deres basalkonfiguration; dette er dets frie atomer uden at være bundet til andre elementer.
Derefter vil disse elektronegative atomer begynde at opleve en mangel på elektroner, og med det vil protoner fra deres kerner udøve en større tiltrækningskraft; den positive formelle opladning fødes. Hvis der kun er en positiv formel ladning, vil forbindelsen manifestere en samlet positiv ionisk ladning; således fødes kationen.
Oxygenatomet af kationen H 3 O + er en tro eksempel af de foregående. Ved at have tre OH-bindinger, en mere end i vandmolekylet (HOH), oplever det tabet af et elektron fra dets basale tilstand. Ved formel beregning af ladninger kan du bestemme, hvornår dette sker.
Hvis antages dannelsen af en anden OH-binding, for et øjeblik, den divalente kation H 4 O opnås 2+. Bemærk, at den divalente ladning øverst på kationen er skrevet som følger: tal efterfulgt af '+' symbolet; på samme måde fortsætter vi med anionerne.
Oxidation
Metaller er kationdannere par excellence. Imidlertid kan ikke alle af dem danne kovalente (eller i det mindste rent kovalente) bindinger. I stedet mister de elektroner for at etablere ioniske bindinger: en positiv ladning tiltrækker en negativ, holdt sammen af fysiske kræfter.
Derfor mister metaller elektroner til at gå fra M til M n +, hvor n normalt er lig med antallet af dets gruppe på det periodiske system; skønt n kan tage flere heltalværdier, hvilket især er tilfældet med overgangsmetaller. Dette tab af elektroner finder sted i en type kemisk reaktion kaldet oxidation.
Metaller oxiderer, mister et elektron, antallet af protoner i deres atomer overstiger det for elektroner, og udviser følgelig en positiv ladning. For at oxidation skal finde sted, skal der være et oxidationsmiddel, der reducerer eller får elektronerne tabt af metaller. Oxygen er det bedst kendte oxidationsmiddel af alle.
Forskelle med anion
Sammentrækning af atomradiusen i en kation. Kilde: Gabriel Bolívar.
Forskellene mellem en kation og anion er anført nedenfor:
-Kationen generelt er mindre end anionen. Billedet ovenfor viser, hvordan atomradien for Mg reduceres ved at miste to elektroner og blive kationen Mg 2+; det modsatte sker med anioner: de bliver mere omfangsrige.
-Det har flere protoner end elektroner, mens anionen har flere elektroner end protoner.
-Ved mindre, er dens ladningstæthed højere, og derfor har den en større polariseringskraft; det vil sige, at de deformerer elektronskyer i tilstødende atomer.
-En kation bevæger sig i samme retning som det påførte elektriske felt, mens anionen bevæger sig i den modsatte retning.
Eksempler på de mest almindelige kationer
monatomic
De monatomiske kationer kommer for det meste fra metaller (med visse undtagelser, såsom H +). Af resten er det ekstremt sjældent at overveje en kation, der stammer fra et ikke-metallisk element.
Det ses, at mange af dem er di eller polyvalente, og at størrelsen af deres ladninger stemmer overens med antallet af deres grupper i den periodiske tabel.
-Li +
-Na +
-K +
-Rb +
-Cs +
-Fr +
-Ag +
De har alle fælles ladningen '1+', som er skrevet uden at skulle indtaste nummeret, og kommer også fra gruppe 1: alkalimetallerne. Derudover er der Ag + -kationen, et af de mest almindelige af overgangsmetaller.
-Være 2+
-Mg 2+
-Ca 2+
-Sr 2+
-Ba 2+
-Ra 2+
Disse divalente kationer er afledt af deres respektive metaller, der hører til gruppe 2: de jordalkalimetaller.
-I 3+
-Ga 3+
-I 3+
-Tl 3+
-Nh 3+
Trivalente kationer af boregruppen.
Indtil videre er eksemplerne blevet karakteriseret som at have en enkelt valens eller ladning. Andre kationer udviser mere end en valens eller positiv oxidationstilstand:
-Sn 2+
-Sn 4+ (tin)
-Co 2+
-Co 3+ (kobolt)
-Au +
-Au 3+ (guld)
-Fe 2+
-Fe 3+ (jern)
Og andre metaller, ligesom mangan, kan have endnu flere valenser:
-Mn 2+
-Mn 3+
-Mn 4+
-Mn 7+
Jo højere ladning, desto mindre og mere polariserende kation.
polyatomic
Uden at gå ind i organisk kemi er der uorganiske og polyatomiske kationer, der er meget almindelige i dagligdagen; såsom:
-H 3 O + (hydronium, allerede nævnt).
-NH 4 + (ammonium).
-NO 2 + (nitronium, til stede i nitreringsprocesser).
-PH 4 + (phosphonium).
Referencer
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8. udgave). CENGAGE Læring.
- Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (05. maj 2019). Definition af kation og eksempler. Gendannes fra: thoughtco.com
- Wyman Elizabeth. (2019). Kation: Definition & eksempler. Undersøgelse. Gendannes fra: study.com
- Dummies. (2019). Positive og negative ioner: kationer og anioner. Gendannes fra: dummies.com
- Wikipedia. (2019). Kation. Gendannet fra: es.wikipedia.org