Tworzenie kationów, różnice z anionami i przykłady

3062
Basil Manning
Tworzenie kationów, różnice z anionami i przykłady

ZA kation jest to gatunek chemiczny, który ma ładunek dodatni. Wraz z anionem tworzy dwa rodzaje istniejących jonów. Jego ładunek jest wypadkową niedoboru elektronów w atomie, co powoduje, że protony w jądrze silniej się przyciągają. Na każdy elektron, który traci neutralny atom, ładunek dodatni wzrasta o jedną jednostkę..

Jeśli atom straci elektron, a zatem liczba protonów jest większa niż jeden, to jego dodatni ładunek wyniesie +1; jeśli stracisz dwa elektrony, ładunek wyniesie +2 i tak dalej. Kiedy kation ma ładunek +1, mówi się, że jest monowalentny; z drugiej strony, jeśli wspomniany ładunek jest większy niż +1, mówi się, że kation jest wielowartościowy.

Jon hydroniowy, jeden z najprostszych kationów. Źródło: Gabriel Bolívar.

Powyższy obrazek przedstawia kation H.3LUB+, zwany jonem hydroniowym. Jak widać, ledwie ma ładunek +1, w konsekwencji jest kationem jednowartościowym.

Kationy są ważnymi gatunkami, ponieważ wywierają siłę elektrostatyczną na swoje środowisko i otaczające je cząsteczki. Wykazują silną interakcję z wodą, cieczą, która nawilża je i transportuje w wilgotnych glebach, aby później dotrzeć do korzeni roślin i służyć ich funkcjom fizjologicznym..

Indeks artykułów

  • 1 Jak powstaje kation?
    • 1.1 Opłaty formalne i więcej linków
    • 1.2 Utlenianie
  • 2 Różnice z anionem
  • 3 Przykłady najczęściej występujących kationów
    • 3.1 Monatomika
    • 3.2 Poliatomiki
  • 4 Odnośniki

Jak powstaje kation?

Wspomniano, że gdy atom traci elektron, jego większa liczba protonów w stosunku do elektronów wywiera siłę przyciągającą, która przekłada się na ładunek dodatni. Ale jak może nastąpić utrata elektronu? Odpowiedź zależy od przemiany zachodzącej w reakcjach chemicznych.

Należy zauważyć, że obecność dodatnio naładowanego atomu niekoniecznie oznacza tworzenie się kationu. Aby można go było uznać za taki, nie może istnieć atom z ujemnym ładunkiem formalnym, który go zneutralizuje. W przeciwnym razie w tym samym związku wystąpiłoby przyciąganie i odpychanie i byłoby to neutralne.

Formalne przesłanie i więcej linków

Atomy elektroujemne przyciągają do siebie elektrony ze swoich wiązań kowalencyjnych. Nawet jeśli elektrony są podzielone równo, dojdzie do punktu, w którym będą one częściowo miały mniej elektronów niż w ich podstawowej konfiguracji; to znaczy, że jego wolne atomy nie są związane z innymi pierwiastkami.

Wtedy te elektroujemne atomy zaczną odczuwać niedobór elektronów, a wraz z nim protony ich jąder będą wywierać większą siłę przyciągania; rodzi się pozytywny ładunek formalny. Jeśli jest tylko jeden dodatni ładunek formalny, związek będzie wykazywał ogólny dodatni ładunek jonowy; w ten sposób rodzi się kation.

Atom tlenu kationu H.3LUB+ Jest to wierny przykład powyższego. Mając trzy wiązania O-H, o jedno więcej niż w cząsteczce wody (H-O-H), doświadcza utraty elektronu ze stanu podstawowego. Formalne obliczenia opłat pozwalają określić, kiedy tak się stanie.

Zakładając na chwilę utworzenie się kolejnego wiązania O-H, otrzymamy dwuwartościowy kation H.4LUBdwa+. Zauważ, że dwuwartościowy ładunek na górze kationu jest zapisany w następujący sposób: liczba, po której następuje symbol „+”; w ten sam sposób postępujemy z anionami.

Utlenianie

Metale są par excellence kationami. Jednak nie wszystkie z nich mogą tworzyć wiązania kowalencyjne (lub przynajmniej czysto kowalencyjne). Zamiast tego tracą elektrony, aby ustanowić wiązania jonowe: ładunek dodatni przyciąga ładunek ujemny, utrzymywany razem przez siły fizyczne..

Dlatego metale tracą elektrony, aby przejść z M do M.n+, gdzie n jest zwykle równa liczbie swojej grupy w układzie okresowym; nawet jeśli n może przyjmować kilka wartości całkowitych, co ma miejsce zwłaszcza w przypadku metali przejściowych. Ta utrata elektronów zachodzi w rodzaju reakcji chemicznej zwanej utlenianiem..

Metale utleniają się, tracą elektron, liczba protonów w ich atomach przewyższa liczbę elektronów, przez co wykazują ładunek dodatni. Aby doszło do utleniania, musi istnieć środek utleniający, który redukuje lub pozyskuje elektrony utracone przez metale. Tlen jest najbardziej znanym utleniaczem ze wszystkich.

Różnice z anionem

Skurcz promienia atomowego w kationie. Źródło: Gabriel Bolívar.

Poniżej wymienione są różnice między kationem a anionem:

-Ogólnie kation jest mniejszy niż anion. Powyższy obraz pokazuje, jak promień atomowy Mg jest zmniejszany poprzez utratę dwóch elektronów i przekształcenie się w kation Mg.dwa+; odwrotnie dzieje się z anionami: stają się one bardziej obszerne.

-Ma więcej protonów niż elektronów, podczas gdy anion ma więcej elektronów niż protonów..

-Ponieważ jest mniejszy, jego gęstość ładunku jest wyższa, a zatem ma większą moc polaryzacyjną; to znaczy deformuje chmury elektronów sąsiednich atomów.

-Kation porusza się w tym samym kierunku, co przyłożone pole elektryczne, podczas gdy anion porusza się w kierunku przeciwnym.

Przykłady najczęściej występujących kationów

Jednoatomowe

Monoatomowe kationy pochodzą głównie z metali (z pewnymi wyjątkami, takimi jak H.+). Z pozostałych niezwykle rzadko rozważa się kation pochodzący z pierwiastka niemetalicznego.

Okaże się, że wiele z nich jest dwu- lub wielowartościowych, a wielkości ich ładunków zgadzają się z liczbą ich grup w układzie okresowym..

-Li+

-Na+

-K.+

-Rb+

-Cs+

-Ks+

-Ag+

Wszystkie mają wspólny ładunek „1+”, który jest zapisywany bez konieczności umieszczania liczby, a także pochodzą z grupy 1: metale alkaliczne. Poza tym występuje kation Ag+, jeden z najpowszechniejszych metali przejściowych.

-Byćdwa+

-Mgdwa+

-ACdwa+

-Pandwa+

-Badwa+

-Radwa+

Te dwuwartościowe kationy pochodzą od odpowiednich metali należących do grupy 2: metale ziem alkalicznych..

-Do3+

-Ga3+

-W3+

-Tl3+

-Nh3+

Trójwartościowe kationy grupy boru.

Do tej pory przykłady charakteryzowały się pojedynczą wartościowością lub ładunkiem. Inne kationy wykazują więcej niż jeden walencyjny lub dodatni stopień utlenienia:

-Sndwa+

-Sn4+ (cyna)

-Współdwa+

-Współ3+ (kobalt)

-Au+

-Au3+ (złoto)

-Wiaradwa+

-Wiara3+ (żelazo)

A inne metale, takie jak mangan, mogą mieć jeszcze więcej wartościowości:

-Mndwa+

-Mn3+

-Mn4+

-Mn7+

Im wyższy ładunek, tym mniejszy i bardziej polaryzujący kation..

Wieloatomowe

Bez wchodzenia w chemię organiczną istnieją nieorganiczne i wieloatomowe kationy, które są bardzo powszechne w życiu codziennym; Jak na przykład:

-H.3LUB+ (hydronium, już wspomniano).

-NH4+ (amon).

-NIEdwa+ (nitronium, obecny w procesach nitrowania).

-PH4+ (fosfonia).

Bibliografia

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia. (8th ed.). CENGAGE Learning.
  2. Helmenstine, dr Anne Marie (05 maja 2019). Definicja i przykłady kationów. Odzyskany z: thinkco.com
  3. Wyman Elizabeth. (2019). Kation: definicja i przykłady. Nauka. Odzyskany z: study.com
  4. Manekiny. (2019). Jony dodatnie i ujemne: kationy i aniony. Odzyskany z: dummies.com
  5. Wikipedia. (2019). Kation. Odzyskane z: es.wikipedia.org

Jeszcze bez komentarzy