- Jak se vytvoří kation?
- Formální nahrávání a další odkazy
- Oxidace
- Rozdíly s anionty
- Příklady nejčastějších kationtů
- Monatomický
- Polyatomické
- Reference
Kace je chemický druh, který má kladný náboj. Spolu s aniontem tvoří dva typy existujících iontů. Její náboj je výsledkem nedostatku elektronů v atomu, což způsobuje větší přitažlivost protonů v jádru. Pro každý elektron, který ztratí neutrální atom, se pozitivní náboj zvýší o jednu jednotku.
Pokud atom ztratí elektron, a proto je počet protonů větší než jeden, bude jeho kladný náboj +1; Pokud ztratíte dva elektrony, bude poplatek +2 a tak dále. Když kation má +1 náboj, říká se, že je monovalentní; na druhé straně, pokud je uvedený náboj větší než +1, kationt je považován za polyvalentní.
Hydronium ion, jeden z nejjednodušších kationtů. Zdroj: Gabriel Bolívar.
Výše uvedený obrázek ukazuje kation H 3 O +, nazývaný hydroniový ion. Jak je vidět, má sotva náboj +1, v důsledku toho je monovalentním kationtem.
Kationy jsou důležitým druhem, protože vyvíjejí elektrostatickou sílu na své okolí a molekuly kolem nich. Představují vysokou interakci s vodou, tekutinou, která je hydratuje a transportuje ve vlhkých půdách, aby později dosáhla kořenů rostlin a byla použita pro jejich fyziologické funkce.
Jak se vytvoří kation?
Bylo zmíněno, že když atom ztratí elektron, jeho větší počet protonů ve vztahu k elektronům vyvíjí přitažlivou sílu, která se promítá do kladného náboje. Jak ale může dojít ke ztrátě elektronů? Odpověď závisí na transformaci, ke které dochází při chemických reakcích.
Je třeba poznamenat, že přítomnost kladně nabitého atomu nemusí nutně znamenat vytvoření kationtu. Aby byl považován za takový, nesmí existovat atom s negativním formálním nábojem, který by jej neutralizoval. Jinak by v téže směsi byla přitažlivost a odpudivost a byla by neutrální.
Formální nahrávání a další odkazy
Elektroegativní atomy přitahují elektrony z jejich kovalentních vazeb na ně. I když jsou elektrony sdíleny stejně, dojde k bodu, kdy budou mít částečně méně elektronů než v jejich základní konfiguraci; toto je, to jeho volných atomů bez vázání k jiným elementům.
Poté tyto elektronegativní atomy začnou pociťovat nedostatek elektronů a spolu s tím budou protony jejich jader vyvíjet větší přitažlivost; narodí se pozitivní formální poplatek. Pokud existuje pouze jeden pozitivní formální náboj, bude sloučenina vykazovat celkový pozitivní iontový náboj; tak se rodí kation.
Atom kyslíku kationtu H 3 O + je věrná příklad z výše uvedených. Tím, že má tři OH vazby, jednu více než v molekule vody (HOH), dochází ke ztrátě elektronu z jeho bazálního stavu. Výpočty formálních poplatků vám umožňují určit, kdy k tomu dojde.
Pokud se předpokládá vytvoření další OH vazby na okamžik, získá se dvojmocný kation H 4 O 2+. Všimněte si, že dvojmocný náboj v horní části kationtu je zapsán takto: číslo následované symbolem '+'; stejným způsobem postupujeme s anionty.
Oxidace
Kovy jsou kationtové látky par excellence. Ne všechny z nich však mohou tvořit kovalentní (nebo alespoň čistě kovalentní) vazby. Místo toho ztratí elektrony, aby vytvořily iontové vazby: kladný náboj přitahuje záporný náboj, držený pohromadě fyzickými silami.
Proto kovy ztratí elektrony, aby šly z M na M n +, kde n se obvykle rovná počtu její skupiny v periodické tabulce; i když n může mít několik celočíselných hodnot, což je zejména případ přechodných kovů. K této ztrátě elektronů dochází při typu chemické reakce zvané oxidace.
Kovy oxidují, ztratí elektron, počet protonů v jejich atomech převyšuje počet elektronů a následně vykazují kladný náboj. Aby došlo k oxidaci, musí existovat oxidační činidlo, které redukuje nebo získává elektrony ztracené kovy. Kyslík je nejznámějším oxidačním činidlem ze všech.
Rozdíly s anionty
Kontrakce atomového poloměru v kationtu. Zdroj: Gabriel Bolívar.
Rozdíly mezi kationtem a aniontem jsou uvedeny níže:
- Kation je obecně menší než anion. Obrázek nahoře ukazuje, jak je atomový poloměr Mg redukován ztrátou dvou elektronů a tím, že se stane kationtem Mg 2+; opak se vyskytuje u aniontů: stávají se objemnějšími.
-Má více protonů než elektronů, zatímco anion má více elektronů než protonů.
-Je-li menší, její hustota náboje je vyšší, a proto má větší polarizační sílu; to znamená, že deformuje elektronové mraky sousedních atomů.
-Kation se pohybuje ve stejném směru jako použité elektrické pole, zatímco anion se pohybuje v opačném směru.
Příklady nejčastějších kationtů
Monatomický
Monatomické kationty pocházejí většinou z kovů (s určitými výjimkami, jako je H +). Zbytek je velmi vzácné uvažovat o kationtu odvozeném od nekovového prvku.
Uvidíme, že mnoho z nich je vícemocných nebo vícemocných a že velikost jejich poplatků souhlasí s počtem jejich skupin v periodické tabulce.
-Li +
-Na +
-K +
-Rb +
-Cs +
-Fr +
-Ag +
Všichni mají společný poplatek „1+“, který je psán bez nutnosti zadávat číslo, a také pochází ze skupiny 1: alkalické kovy. Kromě toho existuje Ag + kation, jeden z nejběžnějších přechodných kovů.
-Be 2+
-Mg 2+
-Ca 2+
-Sr 2+
-Ba 2+
-Ra 2+
Tyto dvojmocné kationty jsou odvozeny od jejich příslušných kovů patřících do skupiny 2: kovů alkalických zemin.
-At 3+
-Ga 3+
-V 3+
-Tl 3+
-Nh 3+
Trojmocné kationty skupiny boru.
Dosud byly příklady charakterizovány jako mající jednu valenci nebo poplatek. Jiné kationty vykazují více než jeden valenční nebo pozitivní oxidační stav:
-Sn 2+
-Sn 4+ (cín)
-Co 2+
-Co 3+ (kobalt)
-Au +
-Au 3+ (zlato)
-Fe 2+
-Fe 3+ (železo)
A další kovy, jako mangan, mohou mít ještě více valencí:
-Mn 2+
-Mn 3+
-Mn 4+
-Mn 7+
Čím vyšší je náboj, tím menší a více polarizuje kation.
Polyatomické
Aniž by šli do organické chemie, existují anorganické a polyatomické kationty, které jsou v běžném životě velmi běžné; jako:
H 3 O + (hydronium, již bylo uvedeno).
NH 4 + (amonium).
-NO 2 + (nitronium, přítomné v nitračních postupů).
-PH 4 + (fosfonium).
Reference
- Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie. (8. ed.). CENGAGE Učení.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (5. května 2019). Definice a příklady kationtů. Obnoveno z: thinkco.com
- Wyman Elizabeth. (2019). Kation: Definice a příklady. Studie. Obnoveno z: study.com
- Dummies. (2019). Pozitivní a negativní ionty: kationty a anionty. Obnoveno z: dummies.com
- Wikipedia. (2019). Kation. Obnoveno z: es.wikipedia.org