- Kako nastane kation?
- Uradni prenosi in več povezav
- Oksidacija
- Razlike z anionom
- Primeri najpogostejših kationov
- Monatomsko
- Poliatomski
- Reference
Kation je kemijska vrsta, ki ima pozitiven naboj. Skupaj z anionom tvori dve vrsti obstoječih ionov. Njen naboj je posledica pomanjkanja elektronov v atomu, zaradi česar protoni v jedru povzročajo večjo privlačnost. Za vsak elektron, ki ga izgubi nevtralen atom, se pozitivni naboj poveča za eno enoto.
Če atom izgubi elektron in je torej število protonov večje od enega, potem bo njegov pozitivni naboj +1; če izgubite dva elektrona, bo naboj +2 in tako naprej. Kadar ima kation +1 naboj, velja, da je monovalenten; po drugi strani pa je, če je omenjeni naboj večji od +1, kation polivalenten.
Hidronijev ion, eden najpreprostejših kationov. Vir: Gabriel Bolívar.
Zgornja slika prikazuje kation H 3 O + , imenovano oksonijevih ionov. Kot je razvidno, ima komaj naboj +1, kar posledično predstavlja monovalentni kation.
Kationi so pomembne vrste, saj v svojem okolju in molekulah okoli sebe izvajajo elektrostatično silo. Predstavljajo visoko interakcijo z vodo, tekočino, ki jih hidrira in prevaža v vlažnih tleh, da bi kasneje dosegli korenine rastlin in jih uporabili za svoje fiziološke funkcije.
Kako nastane kation?
Omenili smo, da ko atom izgubi elektron, njegovo večje število protonov v primerjavi z elektroni izvaja privlačno silo, ki se prevede v pozitiven naboj. Toda kako lahko pride do izgube elektrona? Odgovor je odvisen od transformacije, ki se zgodi v kemijskih reakcijah.
Treba je opozoriti, da prisotnost pozitivno nabitega atoma ne pomeni nujno tvorbe kationov. Da bi ga lahko obravnavali kot takega, ne sme biti atoma z negativnim formalnim nabojem, ki bi ga nevtraliziral. V nasprotnem primeru bi znotraj iste spojine prišlo do privlačnosti in odbojnosti in bi bilo nevtralno.
Uradni prenosi in več povezav
Elektronegativni atomi pritegnejo elektrone iz svojih kovalentnih vezi do njih. Čeprav se elektroni delijo enako, bo prišlo do točke, ko bodo delno imeli manj elektronov kot v osnovni konfiguraciji; to je tisti prosti atomi brez vezave na druge elemente.
Nato bodo ti elektronegativni atomi začeli doživljati pomanjkanje elektronov in z njim bodo protoni njihovih jeder izvajali večjo silo privlačnosti; rodi se pozitiven formalni naboj. Če obstaja samo en pozitiven formalni naboj, bo spojina izrazila skupni pozitivni ionski naboj; tako nastane kation.
Atom kisika kationa H 3 O + je zvesto primer navedenega. S tremi OH vezmi, eno več kot v molekuli vode (HOH), doživi izgubo elektrona iz svojega bazalnega stanja. Uradni izračuni polnjenja vam omogočajo, da določite, kdaj se to zgodi.
Če za trenutek predvidimo nastanek druge OH vezi, dobimo dvovalentni kation H 4 O 2+ . Upoštevajte, da je dvovalentni naboj nad kationom napisan na naslednji način: številka, ki ji sledi simbol '+'; na enak način nadaljujemo z anioni.
Oksidacija
Kovine so oblikovalci kationov par excellence. Vendar pa ne morejo vsi tvoriti kovalentnih (ali vsaj čisto kovalentnih) vezi. Namesto tega izgubijo elektrone, da vzpostavijo ionske vezi: pozitiven naboj privlači negativni, ki ga držijo fizične sile.
Zato kovine izgubijo elektrone, da gredo iz M v M n + , kjer je n običajno enak številu njegove skupine na periodični tabeli; čeprav n lahko sprejme več celih vrednosti, kar še posebej velja za prehodne kovine. Ta izguba elektronov poteka v vrsti kemijske reakcije, imenovane oksidacija.
Kovine oksidirajo, izgubijo elektron, število protonov v njihovih atomih presega število elektronov in posledično pokažejo pozitiven naboj. Da pride do oksidacije, mora obstajati oksidacijsko sredstvo, ki zmanjša ali pridobi elektrone, ki jih izgubijo kovine. Kisik je najbolj znano oksidacijsko sredstvo od vseh.
Razlike z anionom
Krčenje atomskega polmera v kationu. Vir: Gabriel Bolívar.
Razlike med kationom in anionom so navedene spodaj:
-Kation je na splošno manjši od aniona. Zgornja slika prikazuje, kako se atomski polmer Mg zmanjša z izgubo dveh elektronov in postane kation Mg 2+ ; pri anionih se zgodi ravno obratno: postanejo bolj voluminozni.
-Ima več protonov kot elektronov, medtem ko ima anion več elektronov kot protonov.
- Če je manjša, je njena gostota naboja višja in zato ima večjo polarizacijsko moč; to pomeni, da deformira elektronske oblake sosednjih atomov.
-Kation se premika v isti smeri kot uporabljeno električno polje, medtem ko se anion premika v nasprotni smeri.
Primeri najpogostejših kationov
Monatomsko
Monatomski kationi izvirajo večinoma iz kovin (z določenimi izjemami, kot je H + ). Od ostalih je izredno redko obravnavati kation, pridobljen iz nekovinskega elementa.
Videlo se bo, da je veliko od njih dvo- ali polivalentno in da se velikosti njihovih nabojev ujemajo s številom njihovih skupin v periodični tabeli.
-Li +
-Na +
-K +
-Rb +
-Cs +
-Fr +
-Ag +
Vsem je skupno polnjenje '1+', ki je napisano brez potrebe za vnos številke, prav tako izvirajo iz skupine 1: alkalne kovine. Poleg tega obstaja Ag + kation , ena najpogostejših prehodnih kovin.
-Brez 2+
-Mg 2+
-Ca 2+
-Sr 2+
-Ba 2+
-Ra 2+
Ti dvovalentni kationi so pridobljeni iz njihovih kovin, ki pripadajo skupini 2: zemeljskoalkalijske kovine.
-V 3+
-Ga 3+
-V 3+
-Tl 3+
-Nh 3+
Trivalentni kationi skupine bora.
Doslej so bili primeri značilni, da imajo eno samo valenco ali naboj. Drugi kationi imajo več kot eno valenčno ali pozitivno oksidacijsko stanje:
-Sn 2+
-Sn 4+ (kositer)
-Co 2+
-Co 3+ (kobalt)
-Au +
-Au 3+ (zlato)
-Fe 2+
-Fe 3+ (železo)
In druge kovine, kot je mangan, imajo lahko še več spodbud:
-Mn 2+
-Mn 3+
-Mn 4+
-Mn 7+
Večji kot je naboj, manjši in bolj polariziran kation.
Poliatomski
Ne da bi se spuščali v organsko kemijo, obstajajo anorganski in večatomski kationi, ki so v vsakdanjem življenju zelo pogosti; kot naprimer:
H 3 O + (oksonijevih, je že bilo omenjeno).
NH 4 + (amonij).
-NO 2 + (nitronij, prisoten v postopkih nitriranja).
-PH 4 + (fosfonijev).
Reference
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija. (8. izd.). CENGAGE Učenje.
- Helmenstine, Anne Marie, dr. (05. maj 2019). Definicija in primeri kationov. Pridobljeno: misel.com
- Wyman Elizabeth. (2019). Kation: Definicija in primeri. Študij. Pridobljeno: study.com
- Lutki. (2019). Pozitivni in negativni ioni: kationi in anioni. Pridobljeno: dummies.com
- Wikipedija. (2019). Kation. Pridobljeno: es.wikipedia.org