- Як утворюється катіон?
- Офіційні завантаження та більше посилань
- Окислення
- Відмінності з аніоном
- Приклади найпоширеніших катіонів
- Одноатомне
- Поліатомний
- Список літератури
Катіон є хімічна речовина , яка має позитивний заряд. Він утворює разом з аніоном два типи існуючих іонів. Її заряд є продуктом дефіциту електронів в атомі, внаслідок чого протони в ядрі виявляють більший потяг. На кожен електрон, який нейтральний атом втрачає, позитивний заряд збільшується на одну одиницю.
Якщо атом втрачає електрон, а отже, кількість протонів більше одиниці, то його позитивний заряд становитиме +1; якщо ви втратите два електрони, заряд буде +2 тощо. Коли катіон має заряд +1, він вважається одновалентним; з іншого боку, якщо зазначений заряд більший за +1, катіон, як кажуть, є багатовалентним.
Іон гідронію, один з найпростіших катіонів. Джерело: Габріель Болівар.
На зображенні вище показаний катіон H 3 O + , який називається іоном гідронію. Як видно, він ледве має заряд +1, отже, є одновалентним катіоном.
Катіони є важливими видами, оскільки вони надають електростатичну силу на навколишнє середовище та молекули навколо них. Вони мають високу взаємодію з водою, рідиною, яка зволожує і транспортує їх у вологих ґрунтах, щоб згодом дістатись до коріння рослин і використовувати для їх фізіологічних функцій.
Як утворюється катіон?
Згадувалося, що коли атом втрачає електрон, його більша кількість протонів по відношенню до електронів виявляє привабливу силу, що перетворюється на позитивний заряд. Але як може статися втрата електрона? Відповідь залежить від перетворення, яке відбувається в хімічних реакціях.
Слід зазначити, що наявність позитивно зарядженого атома не обов'язково означає формування катіону. Щоб це було розглянуто як таке, не повинно бути атома з негативним формальним зарядом, який нейтралізує його. Інакше було б притягнення та відштовхування всередині одного і того ж з'єднання, і воно було б нейтральним.
Офіційні завантаження та більше посилань
Електронегативні атоми притягують електрони зі своїх ковалентних зв’язків до них. Навіть якщо електрони поділяються порівну, настане точка, коли вони частково матимуть менше електронів, ніж у їхній базовій конфігурації; це - вільний атоми, не пов'язаний з іншими елементами.
Тоді ці електронегативні атоми почнуть відчувати дефіцит електронів, а з ним протони їх ядер будуть здійснювати більшу силу притягання; народжується позитивний формальний заряд. Якщо є лише один позитивний формальний заряд, з'єднання проявить загальний позитивний іонний заряд; таким чином народжується катіон.
Атом кисню катіона H 3 O + є вірним прикладом вищесказаного. Маючи три зв’язки ОН, один більше, ніж у молекулі води (ГОГ), він відчуває втрату електрона зі свого базового стану. Офіційні розрахунки заряду дозволяють визначити, коли це відбувається.
Якщо на деякий час припустити утворення іншого зв’язку ОН, буде отримано двовалентний катіон H 4 O 2+ . Зауважте, що двовалентний заряд зверху катіона записується так: число, за яким слідує символ '+'; аналогічно ми поступаємо з аніонами.
Окислення
Метали є формувальниками катіонів на відмінності. Однак не всі вони можуть утворювати ковалентні (або принаймні чисто ковалентні) зв’язки. Натомість вони втрачають електрони для встановлення іонних зв’язків: позитивний заряд притягує негативний, утримуваний разом фізичними силами.
Тому метали втрачають електрони, щоб перейти від M до M n + , де n, як правило, дорівнює кількості його групи в періодичній таблиці; хоча n може приймати кілька цілих значень, що особливо стосується перехідних металів. Ця втрата електронів відбувається у типі хімічної реакції, що називається окисленням.
Метали окислюються, втрачають електрон, кількість протонів в їх атомах перевищує кількість електронів і, отже, проявляє позитивний заряд. Щоб відбулося окислення, повинен існувати окислювач, який знижує або набирає втрачені металами електрони. Кисень - найвідоміший з усіх окислювачів.
Відмінності з аніоном
Скорочення атомного радіуса в катіоні. Джерело: Габріель Болівар.
Відмінності між катіоном та аніоном наведені нижче:
-Катіон в цілому менше, ніж аніон. На зображенні вище показано, як атомний радіус Mg зменшується, втрачаючи два електрони і стаючи катіоном Mg 2+ ; навпаки відбувається з аніонами: вони стають більш об’ємними.
-У ньому більше протонів, ніж електронів, тоді як в аніоні більше електронів, ніж у протонів.
-Якщо менший, то його щільність заряду вища, а отже, має більшу потужність поляризації; тобто деформує електронні хмари сусідніх атомів.
-Катіон рухається в тому ж напрямку, що і прикладене електричне поле, тоді як аніон рухається в протилежному напрямку.
Приклади найпоширеніших катіонів
Одноатомне
Одноатомні катіони походять здебільшого з металів (за певними винятками, наприклад Н + ). З решти вкрай рідко можна розглядати катіон, похідний від неметалічного елемента.
Видно, що багато з них є дво- або полівалентними, а величини їх зарядів узгоджуються з кількістю їх груп у періодичній таблиці.
-Li +
-Na +
-К +
-Rb +
-Cs +
-Fr +
-Ag +
Всі вони мають спільний заряд "1+", який пишеться без необхідності вводити число, а також походить із групи 1: лужні метали. Крім того, існує катіон Ag + , один з найбільш поширених перехідних металів.
-Бе 2+
-Мг 2+
-Ca 2+
-Sr 2+
-Ба 2+
-Ra 2+
Ці двовалентні катіони отримують з відповідних металів, що належать до групи 2: лужноземельних металів.
-У 3+
-Га 3+
-У 3+
-Tl 3+
-Nh 3+
Тривалентні катіони групи борів.
До цих пір приклади характеризувалися як такі, що мають одну валентність або заряд. Інші катіони демонструють більше одного стану валентності або позитивного окислення:
-Sn 2+
-Sn 4+ (олово)
-Co 2+
-Co 3+ (кобальт)
-Ау +
-Ав 3+ (золото)
-Fe 2+
-Fe 3+ (залізо)
А інші метали, як марганець, можуть мати ще більше уваги:
-Mn 2+
-Mn 3+
-Mn 4+
-Mn 7+
Чим вище заряд, тим менший і поляризуючий катіон.
Поліатомний
Не вдаючись до органічної хімії, існують неорганічні та багатоатомні катіони, які дуже поширені в повсякденному житті; як от:
-H 3 O + (гідроній, вже згаданий).
-NH 4 + (амоній).
-NO 2 + (нітроній, присутній в процесах нітрування).
-PH 4 + (фосфоній).
Список літератури
- Віттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія. (8-е видання). CENGAGE Навчання.
- Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (05 травня 2019 р.). Визначення та приклади катіону. Відновлено з: thinkco.com
- Вайман Елізабет. (2019). Катіон: визначення та приклади. Вивчення. Відновлено з: study.com
- Манекени. (2019). Позитивні та негативні іони: катіони та аніони. Відновлено з: dummies.com
- Вікіпедія. (2019). Катіон. Відновлено з: es.wikipedia.org