- Hur bildas en katjon?
- Formella uppladdningar och fler länkar
- oxidation
- Skillnader med anjon
- Exempel på de vanligaste katjonerna
- enatomiga
- Polyatomic
- referenser
En katjon är en kemisk art som har en positiv laddning. Den bildar tillsammans med anjonen de två typerna av befintliga joner. Dess laddning är produkten av en brist på elektroner i atomen, vilket gör att protonerna i kärnan utövar en större attraktion. För varje elektron som en neutral atom förlorar ökar den positiva laddningen med en enhet.
Om en atom tappar en elektron, och därför är antalet protoner större än en, kommer dess positiva laddning att vara +1; om du tappar två elektroner kommer laddningen att vara +2 och så vidare. När en katjon har en +1-laddning sägs den vara monovalent; å andra sidan, om nämnda laddning är större än +1, sägs katjonen vara polyvalent.
Hydroniumjon, en av de enklaste katjonerna. Källa: Gabriel Bolívar.
Bilden ovan visar katjonen H 3 O ^ , kallas hydroniumjonen. Som framgår har den knappt en laddning på +1, följaktligen en monovalent katjon.
Katjoner är viktiga arter eftersom de utövar en elektrostatisk kraft på sin miljö och molekylerna runt dem. De har en hög interaktion med vatten, en vätska som hydratiserar och transporterar dem i fuktig jord, för att senare nå växternas rötter och användas för deras fysiologiska funktioner.
Hur bildas en katjon?
Det nämndes att när en atom förlorar en elektron, dess större antal protoner, i förhållande till elektroner, utövar en attraktiv kraft som översätts till en positiv laddning. Men hur kan förlusten av elektron uppstå? Svaret beror på omvandlingen som sker i kemiska reaktioner.
Det bör noteras att närvaron av en positivt laddad atom inte nödvändigtvis innebär bildandet av en katjon. För att det ska betraktas som sådant får det inte finnas en atom med en negativ formell laddning som neutraliserar den. Annars skulle det finnas attraktion och repulsion inom samma förening och det skulle vara neutralt.
Formella uppladdningar och fler länkar
Elektronegativa atomer drar till sig elektroner från deras kovalenta bindningar. Även om elektronerna delas lika kommer det att komma en punkt där de delvis kommer att ha färre elektroner än i deras baskonfiguration; detta är den av dess fria atomer utan att vara bunden till andra element.
Sedan kommer dessa elektronegativa atomer att börja uppleva en brist på elektroner, och med det kommer protonerna från deras kärnor att utöva en större attraktiv kraft; den positiva formella avgiften föds. Om det bara finns en positiv formell laddning kommer föreningen att visa en total positiv jonladdning; alltså födas katjonen.
Syreatomen av katjonen H 3 O + är en trogen exempel av föregående. Genom att ha tre OH-bindningar, en mer än i vattenmolekylen (HOH), upplever den förlusten av en elektron från dess basala tillstånd. Med formella laddningsberäkningar kan du bestämma när detta händer.
Om bildandet av en annan OH-bindning antas för ett ögonblick, den divalenta katjonen H 4 O 2+ kommer att erhållas . Observera att den tvåvärdiga laddningen ovanpå katjonen är skriven enligt följande: nummer följt av symbolen '+'; på samma sätt fortsätter vi med anjonerna.
oxidation
Metaller är katjonbildare i högsta grad. Men inte alla av dem kan bilda kovalenta (eller åtminstone rent kovalenta) bindningar. Istället förlorar de elektroner för att skapa joniska bindningar: en positiv laddning lockar till en negativ, som hålls samman av fysiska krafter.
Därför förlorar metaller elektroner för att gå från M till M n + , där n vanligtvis är lika med antalet i sin grupp på det periodiska systemet; även om n kan ta flera heltal, vilket särskilt är fallet med övergångsmetaller. Denna förlust av elektroner sker i en typ av kemisk reaktion som kallas oxidation.
Metaller oxiderar, förlorar en elektron, antalet protoner i deras atomer överstiger det för elektroner och uppvisar följaktligen en positiv laddning. För att oxidation ska ske måste det finnas ett oxidationsmedel, vilket minskar eller ökar de elektroner som förloras av metaller. Syre är det mest kända oxidationsmedlet av alla.
Skillnader med anjon
Kontraktion av atomradien i en katjon. Källa: Gabriel Bolívar.
Skillnaderna mellan en katjon och anjon anges nedan:
-Katjonen i allmänhet är mindre än anjonen. Bilden ovan visar hur atomradien för Mg reduceras genom att förlora två elektroner och bli katjonen Mg 2+ ; det motsatta inträffar med anjoner: de blir mer omfattande.
-Den har fler protoner än elektroner, medan anjonen har fler elektroner än protoner.
-Be mindre, dess laddningstäthet är högre och därför har den en större polariserande kraft; det vill säga, deformerar elektronmoln i angränsande atomer.
-En katjon rör sig i samma riktning som det applicerade elektriska fältet, medan anjonen rör sig i motsatt riktning.
Exempel på de vanligaste katjonerna
enatomiga
De monatomiska katjonerna kommer mestadels från metaller (med vissa undantag, t.ex. H + ). Av resten är det extremt sällsynt att betrakta en katjon härrörande från ett icke-metalliskt element.
Det kommer att ses att många av dem är di eller flervärda, och att storleken på deras laddningar överensstämmer med antalet grupper i den periodiska tabellen.
-Li +
-Na +
-K +
-Rb +
-Cs +
-Fr +
-Ag +
De har alla gemensamt laddningen '1+', som är skriven utan att behöva ange numret, och kommer också från grupp 1: alkalimetallerna. Dessutom finns Ag + -kationen , en av de vanligaste övergångsmetallerna.
-Be 2+
-Mg 2+
-Ca 2+
-Sr 2+
-Ba 2+
-Ra 2+
Dessa tvåvärda katjoner härrör från deras respektive metaller som tillhör grupp 2: jordalkalimetallerna.
-I 3+
-Ga 3+
-I 3+
-Tl 3+
-Nh 3+
Trivalenta katjoner av borgruppen.
Hittills har exemplen karakteriserats som att de har en enda valens eller laddning. Andra katjoner uppvisar mer än en valens eller positivt oxidationstillstånd:
-Sn 2+
-Sn 4+ (tenn)
-Co 2+
-Co 3+ (kobolt)
-Au +
-Au 3+ (guld)
-Fe 2+
-Fe 3+ (järn)
Och andra metaller, som mangan, kan ha ännu fler valenser:
-Mn 2+
-Mn 3+
-Mn 4+
-Mn 7+
Ju högre laddning, desto mindre och mer polariserande katjon.
Polyatomic
Utan att gå in i organisk kemi finns det oorganiska och polyatomiska katjoner som är mycket vanliga i det dagliga livet; Till exempel:
-H 3 O + (hydronium, som redan nämnts).
-NH 4 + (ammonium).
-NO 2 + (nitronium, närvarande i nitreringsprocesser).
-PH 4 + (fosfonium).
referenser
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (05 maj 2019). Katjon Definition och exempel. Återställd från: thoughtco.com
- Wyman Elizabeth. (2019). Katjon: Definition och exempel. Studie. Återställd från: study.com
- Dummies. (2019). Positiva och negativa joner: katjoner och anjoner. Återställd från: dummies.com
- Wikipedia. (2019). Katjon. Återställd från: es.wikipedia.org