- Wie entsteht ein Kation?
- Formelle Uploads und weitere Links
- Oxidation
- Unterschiede zum Anion
- Beispiele für die häufigsten Kationen
- Monatomic
- Mehratomig
- Verweise
Ein Kation ist eine chemische Spezies, die eine positive Ladung hat. Es bildet zusammen mit dem Anion die beiden Arten der vorhandenen Ionen. Seine Ladung ist das Produkt eines Elektronenmangels im Atom, der bewirkt, dass die Protonen im Kern eine größere Anziehungskraft ausüben. Für jedes Elektron, das ein neutrales Atom verliert, erhöht sich die positive Ladung um eine Einheit.
Wenn ein Atom ein Elektron verliert und daher die Anzahl der Protonen größer als eins ist, beträgt seine positive Ladung +1; Wenn Sie zwei Elektronen verlieren, beträgt die Ladung +2 und so weiter. Wenn ein Kation eine Ladung von +1 hat, wird es als einwertig bezeichnet. Wenn andererseits die Ladung größer als +1 ist, wird das Kation als polyvalent bezeichnet.
Hydroniumion, eines der einfachsten Kationen. Quelle: Gabriel Bolívar.
Das Bild oben zeigt das Kation H 3 O + , das als Hydroniumion bezeichnet wird. Wie zu sehen ist, hat es kaum eine Ladung von +1 und ist folglich ein einwertiges Kation.
Kationen sind wichtige Spezies, da sie eine elektrostatische Kraft auf ihre Umgebung und die sie umgebenden Moleküle ausüben. Sie zeigen eine starke Wechselwirkung mit Wasser, einer Flüssigkeit, die sie hydratisiert und in feuchten Böden transportiert, um später die Wurzeln der Pflanzen zu erreichen und für ihre physiologischen Funktionen verwendet zu werden.
Wie entsteht ein Kation?
Es wurde erwähnt, dass, wenn ein Atom ein Elektron verliert, seine größere Anzahl von Protonen im Verhältnis zu Elektronen eine Anziehungskraft ausübt, die sich in eine positive Ladung umsetzt. Aber wie kann der Verlust des Elektrons auftreten? Die Antwort hängt von der Umwandlung ab, die bei chemischen Reaktionen auftritt.
Es ist zu beachten, dass das Vorhandensein eines positiv geladenen Atoms nicht unbedingt die Bildung eines Kations impliziert. Damit es als solches betrachtet werden kann, darf es kein Atom mit einer negativen formalen Ladung geben, das es neutralisiert. Andernfalls würde es innerhalb derselben Verbindung Anziehung und Abstoßung geben und sie wäre neutral.
Formelle Uploads und weitere Links
Elektronegative Atome ziehen Elektronen aus ihren kovalenten Bindungen an. Selbst wenn die Elektronen zu gleichen Teilen geteilt werden, wird es einen Punkt geben, an dem sie teilweise weniger Elektronen haben als in ihrer Grundkonfiguration; das ist das seiner freien Atome, ohne an andere Elemente gebunden zu sein.
Dann werden diese elektronegativen Atome einen Mangel an Elektronen erfahren, und damit üben die Protonen ihrer Kerne eine größere Anziehungskraft aus; Die positive formale Ladung ist geboren. Wenn es nur eine positive formale Ladung gibt, zeigt die Verbindung eine insgesamt positive Ionenladung; So wird das Kation geboren.
Das Sauerstoffatom des Kations H 3 O + ist ein genaues Beispiel für das Vorstehende. Durch drei OH-Bindungen, eine mehr als im Wassermolekül (HOH), geht ein Elektron aus seinem Grundzustand verloren. Mit formellen Gebührenberechnungen können Sie feststellen, wann dies geschieht.
Wenn für einen Moment die Bildung einer weiteren OH-Bindung angenommen wird, wird das zweiwertige Kation H 4 O 2+ erhalten . Beachten Sie, dass die zweiwertige Ladung über dem Kation wie folgt geschrieben ist: Zahl gefolgt vom Symbol '+'; auf die gleiche Weise gehen wir mit den Anionen vor.
Oxidation
Metalle sind Kationenbildner schlechthin. Allerdings können nicht alle von ihnen kovalente (oder zumindest rein kovalente) Bindungen bilden. Stattdessen verlieren sie Elektronen, um Ionenbindungen herzustellen: Eine positive Ladung zieht eine negative an, die durch physikalische Kräfte zusammengehalten wird.
Daher verlieren Metalle Elektronen, um von M nach M n + zu gelangen , wobei n normalerweise gleich der Anzahl ihrer Gruppe im Periodensystem ist; obwohl n mehrere ganzzahlige Werte annehmen kann, was insbesondere bei Übergangsmetallen der Fall ist. Dieser Elektronenverlust findet in einer Art chemischer Reaktion statt, die als Oxidation bezeichnet wird.
Metalle oxidieren, verlieren ein Elektron, die Anzahl der Protonen in ihren Atomen übersteigt die der Elektronen und weist folglich eine positive Ladung auf. Damit eine Oxidation stattfinden kann, muss ein Oxidationsmittel vorhanden sein, das die durch Metalle verlorenen Elektronen reduziert oder gewinnt. Sauerstoff ist das bekannteste Oxidationsmittel von allen.
Unterschiede zum Anion
Kontraktion des Atomradius in einem Kation. Quelle: Gabriel Bolívar.
Die Unterschiede zwischen einem Kation und einem Anion sind nachstehend aufgeführt:
-Das Kation ist im Allgemeinen kleiner als das Anion. Das obige Bild zeigt, wie der Atomradius von Mg verringert wird, indem zwei Elektronen verloren gehen und das Kation Mg 2+ wird . Das Gegenteil tritt bei Anionen auf: Sie werden voluminöser.
-Es hat mehr Protonen als Elektronen, während das Anion mehr Elektronen als Protonen hat.
- Wenn er kleiner ist, ist seine Ladungsdichte höher und hat daher eine größere Polarisationskraft. das heißt, es verformt die Elektronenwolken benachbarter Atome.
- Ein Kation bewegt sich in die gleiche Richtung wie das angelegte elektrische Feld, während sich das Anion in die entgegengesetzte Richtung bewegt.
Beispiele für die häufigsten Kationen
Monatomic
Die einatomigen Kationen stammen hauptsächlich aus Metallen (mit bestimmten Ausnahmen wie H + ). Im Übrigen ist es äußerst selten, ein Kation in Betracht zu ziehen, das von einem nichtmetallischen Element abgeleitet ist.
Es ist ersichtlich, dass viele von ihnen zwei- oder mehrwertig sind und dass die Größen ihrer Ladungen mit der Anzahl ihrer Gruppen im Periodensystem übereinstimmen.
-Li +
-Na +
-K +
-Rb +
-Cs +
-Fr +
-Ag +
Allen gemeinsam ist die Ladung '1+', die ohne Eingabe der Nummer geschrieben wird, und sie stammen ebenfalls aus Gruppe 1: den Alkalimetallen. Außerdem gibt es das Ag + -Kation , eines der häufigsten Übergangsmetalle.
-Be 2+
-Mg 2+
-Ca 2+
-Sr 2+
-Ba 2+
-Ra 2+
Diese zweiwertigen Kationen stammen von ihren jeweiligen Metallen der Gruppe 2: den Erdalkalimetallen.
- Bei 3+
-Ga 3+
-In 3+
-Tl 3+
-Nh 3+
Dreiwertige Kationen der Borgruppe.
Bisher wurden die Beispiele als mit einer einzigen Wertigkeit oder Ladung charakterisiert. Andere Kationen weisen mehr als eine Valenz oder eine positive Oxidationsstufe auf:
-Sn 2+
-Sn 4+ (Zinn)
-Co 2+
-Co 3+ (Kobalt)
-Au +
-Au 3+ (Gold)
-Fe 2+
-Fe 3+ (Eisen)
Und andere Metalle wie Mangan können noch mehr Valenzen haben:
-Mn 2+
-Mn 3+
-Mn 4+
-Mn 7+
Je höher die Ladung, desto kleiner und polarisierender das Kation.
Mehratomig
Ohne auf die organische Chemie einzugehen, gibt es anorganische und mehratomige Kationen, die im täglichen Leben sehr häufig sind. sowie:
-H 3 O + (Hydronium, bereits erwähnt).
-NH 4 + (Ammonium).
-NO 2 + (Nitronium, vorhanden in Nitrierungsprozessen).
-PH 4 + (Phosphonium).
Verweise
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie. (8. Aufl.). CENGAGE Lernen.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (05. Mai 2019). Kationendefinition und Beispiele. Wiederhergestellt von :oughtco.com
- Wyman Elizabeth. (2019). Kation: Definition & Beispiele. Studie. Wiederhergestellt von: study.com
- Dummies. (2019). Positive und negative Ionen: Kationen und Anionen. Wiederhergestellt von: dummies.com
- Wikipedia. (2019). Kation. Wiederhergestellt von: es.wikipedia.org