- Как образуется катион?
- Официальные загрузки и другие ссылки
- оксидирование
- Отличия от аниона
- Примеры наиболее распространенных катионов
- атомарный
- многоатомный
- Ссылки
Катион представляет собой химическое вещество , которое имеет положительный заряд. Вместе с анионом он образует два типа существующих ионов. Его заряд является результатом нехватки электронов в атоме, что заставляет протоны в ядре проявлять большее притяжение. На каждый электрон, который теряет нейтральный атом, положительный заряд увеличивается на одну единицу.
Если атом теряет электрон, и поэтому количество протонов больше единицы, то его положительный заряд будет +1; если вы потеряете два электрона, заряд будет +2 и так далее. Когда катион имеет заряд +1, он называется одновалентным; с другой стороны, если указанный заряд больше +1, катион считается поливалентным.
Ион гидроксония, один из простейших катионов. Источник: Габриэль Боливар.
На изображении выше показан катион H 3 O + , называемый ионом гидроксония. Как видно, он едва ли имеет заряд +1, следовательно, он является одновалентным катионом.
Катионы являются важными видами, поскольку они оказывают электростатическое воздействие на окружающую среду и молекулы вокруг себя. Они хорошо взаимодействуют с водой - жидкостью, которая гидратирует и транспортирует их во влажных почвах, чтобы позже достичь корней растений и использовать их для выполнения физиологических функций.
Как образуется катион?
Было упомянуто, что когда атом теряет электрон, большее количество протонов в нем по сравнению с электронами создает силу притяжения, которая преобразуется в положительный заряд. Но как может произойти потеря электрона? Ответ зависит от превращения, происходящего в химических реакциях.
Следует отметить, что наличие положительно заряженного атома не обязательно означает образование катиона. Чтобы его можно было рассматривать как таковое, не должно быть атома с отрицательным формальным зарядом, который нейтрализует его. В противном случае внутри одного и того же соединения было бы притяжение и отталкивание, и оно было бы нейтральным.
Официальные загрузки и другие ссылки
Электроотрицательные атомы притягивают к себе электроны из своих ковалентных связей. Даже если электроны разделены поровну, наступит момент, когда у них будет частично меньше электронов, чем в их базовой конфигурации; это его свободные атомы, не связанные с другими элементами.
Тогда эти электроотрицательные атомы начнут испытывать недостаток электронов, и вместе с этим протоны их ядер будут проявлять большую силу притяжения; рождается положительный формальный заряд. Если есть только один положительный формальный заряд, соединение будет проявлять общий положительный ионный заряд; таким образом рождается катион.
Атом кислорода катиона H 3 O + является верным примером вышесказанного. Имея три связи OH, на одну больше, чем в молекуле воды (HOH), он испытывает потерю электрона из своего базового состояния. Формальные расчеты платы позволяют определить, когда это произойдет.
Если на мгновение предположить образование другой связи ОН, будет получен двухвалентный катион H 4 O 2+ . Обратите внимание, что двухвалентный заряд на поверхности катиона записывается следующим образом: число, за которым следует символ «+»; таким же образом поступаем с анионами.
оксидирование
Металлы в первую очередь являются катионообразователями. Однако не все из них могут образовывать ковалентные (или, по крайней мере, чисто ковалентные) связи. Вместо этого они теряют электроны, чтобы установить ионные связи: положительный заряд притягивает отрицательный, удерживаемый физическими силами.
Следовательно, металлы теряют электроны, чтобы перейти от M к M n + , где n обычно равно номеру своей группы в периодической таблице; хотя n может принимать несколько целых значений, что особенно характерно для переходных металлов. Эта потеря электронов происходит в результате химической реакции, называемой окислением.
Металлы окисляются, теряют электрон, протонов в их атомах больше, чем электронов, и, следовательно, они имеют положительный заряд. Чтобы произошло окисление, должен быть окислитель, который уменьшает или увеличивает потерю электронов металлами. Кислород - самый известный окислитель из всех.
Отличия от аниона
Сжатие атомного радиуса в катионе. Источник: Габриэль Боливар.
Различия между катионом и анионом перечислены ниже:
-Катион в целом меньше, чем анион. Изображение выше показывает, как атомный радиус Mg уменьшается из-за потери двух электронов и превращения в катион Mg 2+ ; с анионами происходит обратное: они становятся более объемными.
-У него больше протонов, чем электронов, а у аниона больше электронов, чем протонов.
- Чем меньше размер, тем выше плотность заряда и, следовательно, большая поляризационная способность; то есть деформирует электронные облака соседних атомов.
-Катион движется в том же направлении, что и приложенное электрическое поле, а анион движется в противоположном направлении.
Примеры наиболее распространенных катионов
атомарный
Одноатомные катионы происходят в основном из металлов (за некоторыми исключениями, такими как H + ). В остальном крайне редко можно рассматривать катион, полученный из неметаллического элемента.
Будет видно, что многие из них двух- или поливалентны, и что величина их зарядов согласуется с числом их групп в периодической таблице.
-Li +
-На +
-K +
-Rb +
-Cs +
-Пт +
-Ag +
Все они имеют общий заряд «1+», который пишется без необходимости вводить число, и также принадлежат к группе 1: щелочные металлы. Кроме того, есть катион Ag + , один из самых распространенных переходных металлов.
-Будь 2+
-Mg 2+
-Ca 2+
-Sr 2+
-Ба 2+
-Ra 2+
Эти двухвалентные катионы являются производными соответствующих металлов, принадлежащих к группе 2: щелочноземельных металлов.
-В 3+
-Ga 3+
-В 3+
-Tl 3+
-Nh 3+
Трехвалентные катионы группы бора.
До сих пор эти примеры характеризовались как имеющие одну валентность или заряд. Другие катионы проявляют более одной валентной или положительной степени окисления:
-Sn 2+
-Сн 4+ (жесть)
-Co 2+
-Co 3+ (кобальт)
-Au +
-Au 3+ (золото)
-Fe 2+
-Fe 3+ (утюг)
А другие металлы, такие как марганец, могут иметь еще больше валентностей:
-Мн 2+
-Мн 3+
-Мн 4+
-Мн 7+
Чем выше заряд, тем меньше и сильнее поляризуется катион.
многоатомный
Не вдаваясь в органическую химию, есть неорганические и многоатомные катионы, которые очень часто встречаются в повседневной жизни; Такие как:
-H 3 O + (уже упомянутый гидроксоний).
-NH 4 + (аммоний).
-NO 2 + (нитроний, присутствует в процессах нитрования).
-PH 4 + (фосфония).
Ссылки
- Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия. (8-е изд.). CENGAGE Обучение.
- Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (05 мая 2019 г.). Определение катиона и примеры. Получено с: thinkco.com
- Вайман Элизабет. (2019). Катион: определение и примеры. Учиться. Получено с: study.com
- Чайники. (2019). Положительные и отрицательные ионы: катионы и анионы. Получено с: dummies.com
- Wikipedia. (2019). Катион. Получено с: es.wikipedia.org