- Hoe wordt een kation gevormd?
- Formele uploads en meer links
- Oxidatie
- Verschillen met anion
- Voorbeelden van de meest voorkomende kationen
- Monatomisch
- Polyatomisch
- Referenties
Een kation is een chemische soort met een positieve lading. Het vormt samen met het anion de twee soorten bestaande ionen. Zijn lading is het product van een tekort aan elektronen in het atoom, waardoor de protonen in de kern een grotere aantrekkingskracht uitoefenen. Voor elk elektron dat een neutraal atoom verliest, neemt de positieve lading met één eenheid toe.
Als een atoom een elektron verliest, en daarom is het aantal protonen groter dan één, dan is zijn positieve lading +1; als je twee elektronen verliest, is de lading +2, enzovoort. Wanneer een kation een +1 lading heeft, wordt gezegd dat het eenwaardig is; aan de andere kant, als genoemde lading groter is dan +1, wordt gezegd dat het kation polyvalent is.
Hydroniumion, een van de eenvoudigste kationen. Bron: Gabriel Bolívar.
De afbeelding hierboven toont het kation H 3 O + , het hydroniumion genaamd. Zoals te zien is, heeft het nauwelijks een lading van +1, en is het dus een eenwaardig kation.
Kationen zijn belangrijke soorten, omdat ze een elektrostatische kracht uitoefenen op hun omgeving en de moleculen om hen heen. Ze vertonen een hoge interactie met water, een vloeistof die ze hydrateert en transporteert in vochtige bodems, om later de wortels van de planten te bereiken en te worden gebruikt voor hun fysiologische functies.
Hoe wordt een kation gevormd?
Er werd vermeld dat wanneer een atoom een elektron verliest, zijn grotere aantal protonen, in verhouding tot elektronen, een aantrekkingskracht uitoefent die zich vertaalt in een positieve lading. Maar hoe kan het verlies van het elektron plaatsvinden? Het antwoord hangt af van de transformatie die plaatsvindt in chemische reacties.
Opgemerkt moet worden dat de aanwezigheid van een positief geladen atoom niet noodzakelijkerwijs de vorming van een kation impliceert. Om het als zodanig te beschouwen, mag er geen atoom zijn met een negatieve formele lading die het neutraliseert. Anders zou er aantrekkingskracht en afstoting zijn binnen dezelfde compound en zou het neutraal zijn.
Formele uploads en meer links
Elektronegatieve atomen trekken elektronen aan vanuit hun covalente bindingen. Zelfs als de elektronen gelijkelijk worden verdeeld, zal er een punt komen waarop ze gedeeltelijk minder elektronen zullen hebben dan in hun basale configuratie; dit is dat van zijn vrije atomen zonder gebonden te zijn aan andere elementen.
Dan zullen deze elektronegatieve atomen een tekort aan elektronen beginnen te ervaren, en daarmee zullen de protonen van hun kernen een grotere aantrekkingskracht uitoefenen; de positieve formele lading is geboren. Als er maar één positieve formele lading is, zal de verbinding een algehele positieve ionische lading vertonen; zo wordt het kation geboren.
Het zuurstofatoom van het kation H 3 O + is een getrouw voorbeeld van het voorgaande. Door drie OH-bindingen te hebben, één meer dan in het watermolecuul (HOH), ervaart het het verlies van een elektron uit zijn basale toestand. Met formele kostenberekeningen kunt u bepalen wanneer dit gebeurt.
Als de vorming van een andere OH-binding even wordt aangenomen, wordt het tweewaardige kation H 4 O 2+ verkregen . Merk op dat de tweewaardige lading bovenop het kation als volgt wordt geschreven: getal gevolgd door het '+' symbool; op dezelfde manier gaan we verder met de anionen.
Oxidatie
Metalen zijn bij uitstek kationvormers. Ze kunnen echter niet allemaal covalente (of in ieder geval puur covalente) bindingen vormen. In plaats daarvan verliezen ze elektronen om ionische bindingen tot stand te brengen: een positieve lading trekt een negatieve aan, bij elkaar gehouden door fysieke krachten.
Daarom verliezen metalen elektronen om van M naar M n + te gaan , waarbij n gewoonlijk gelijk is aan het nummer van hun groep op het periodiek systeem; hoewel n verschillende gehele getallen kan aannemen, wat vooral het geval is bij overgangsmetalen. Dit verlies van elektronen vindt plaats in een soort chemische reactie die oxidatie wordt genoemd.
Metalen oxideren, verliezen een elektron, het aantal protonen in hun atomen is groter dan dat van elektronen en vertonen bijgevolg een positieve lading. Om oxidatie te laten plaatsvinden, moet er een oxidatiemiddel zijn, dat de elektronen die verloren gaan door metalen vermindert of wint. Zuurstof is het bekendste oxidatiemiddel van allemaal.
Verschillen met anion
Samentrekking van de atoomstraal in een kation. Bron: Gabriel Bolívar.
De verschillen tussen een kation en een anion worden hieronder opgesomd:
-Het kation is in het algemeen kleiner dan het anion. De afbeelding hierboven laat zien hoe de atoomstraal van Mg wordt verkleind door twee elektronen te verliezen en het kation Mg 2+ te worden ; het tegenovergestelde gebeurt bij anionen: ze worden volumineuzer.
-Het heeft meer protonen dan elektronen, terwijl het anion meer elektronen dan protonen heeft.
- Omdat het kleiner is, is de ladingsdichtheid hoger en daarom heeft het een groter polariserend vermogen; dat wil zeggen, het vervormt de elektronenwolken van naburige atomen.
-Een kation beweegt in dezelfde richting als het aangelegde elektrische veld, terwijl het anion in de tegenovergestelde richting beweegt.
Voorbeelden van de meest voorkomende kationen
Monatomisch
De mono-atomaire kationen zijn meestal afkomstig van metalen (met bepaalde uitzonderingen, zoals H + ). Van de rest is het uiterst zeldzaam om een kation te beschouwen dat is afgeleid van een niet-metallisch element.
Het zal duidelijk zijn dat velen van hen di- of polyvalent zijn, en dat de omvang van hun ladingen overeenkomt met het aantal van hun groepen in het periodiek systeem.
-Li +
-Na +
-K +
-Rb +
-Cs +
-Fr +
-Ag +
Ze hebben allemaal de lading '1+' gemeen, die wordt geschreven zonder het nummer in te voeren, en komen ook uit groep 1: de alkalimetalen. Bovendien is er het Ag + -kation , een van de meest voorkomende overgangsmetalen.
-Wees 2+
-Mg 2+
-Ca 2+
-Sr 2+
-Ba 2+
-Ra 2+
Deze tweewaardige kationen zijn afgeleid van hun respectievelijke metalen die tot groep 2 behoren: de aardalkalimetalen.
-Bij 3+
-Ga 3+
-In 3+
-Tl 3+
-Nh 3+
Driewaardige kationen van de boorgroep.
Tot dusverre zijn de voorbeelden gekenmerkt als een enkele valentie of lading. Andere kationen vertonen meer dan één valentie of positieve oxidatietoestand:
-Sn 2+
-Sn 4+ (blik)
-Co 2+
-Co 3+ (kobalt)
-Au +
-Au 3+ (goud)
-Fe 2+
-Fe 3+ (ijzer)
En andere metalen, zoals mangaan, kunnen zelfs nog meer valenties hebben:
-Mn 2+
-Mn 3+
-Mn 4+
-Mn 7+
Hoe hoger de lading, hoe kleiner en meer polariserend het kation.
Polyatomisch
Zonder in organische chemie te gaan, zijn er anorganische en polyatomische kationen die in het dagelijks leven heel gewoon zijn; zoals:
-H 3 O + (hydronium, al genoemd).
-NH 4 + (ammonium).
-NO 2 + (nitronium, aanwezig in nitratieprocessen).
-PH 4 + (fosfonium).
Referenties
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie. (8e ed.). CENGAGE Leren.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (5 mei 2019). Kationdefinitie en voorbeelden. Hersteld van: thoughtco.com
- Wyman Elizabeth. (2019). Kation: definitie en voorbeelden. Studie. Hersteld van: study.com
- Dummy's. (2019). Positieve en negatieve ionen: kationen en anionen. Hersteld van: dummies.com
- Wikipedia. (2019). Kation. Hersteld van: es.wikipedia.org