- Làm thế nào một cation được hình thành?
- Tải lên chính thức và các liên kết khác
- Quá trình oxy hóa
- Sự khác biệt với anion
- Ví dụ về các cation phổ biến nhất
- Monatomic
- Đa nguyên tử
- Người giới thiệu
Một cation là một loài hóa học có điện tích dương. Nó hình thành cùng với anion hai loại ion hiện có. Điện tích của nó là sản phẩm của sự thiếu hụt các electron trong nguyên tử, khiến các proton trong hạt nhân tạo ra lực hút lớn hơn. Cứ một êlectron mà nguyên tử trung hoà mất đi thì điện tích dương tăng thêm một đơn vị.
Nếu một nguyên tử mất một electron, và do đó số proton nhiều hơn một, thì điện tích dương của nó sẽ là +1; nếu bạn mất đi hai electron, điện tích sẽ là +2, v.v. Khi một cation có điện tích +1, nó được cho là đơn hóa trị; mặt khác, nếu nói rằng điện tích lớn hơn +1, thì cation được cho là đa hóa trị.
Ion hydronium, một trong những cation đơn giản nhất. Nguồn: Gabriel Bolívar.
Hình trên cho thấy cation H 3 O + , được gọi là ion hydronium. Như có thể thấy, nó hầu như không có điện tích +1, do đó là một cation hóa trị một.
Các cation là những loài quan trọng, vì chúng tác động lực tĩnh điện lên môi trường của chúng và các phân tử xung quanh chúng. Chúng có sự tương tác cao với nước, một chất lỏng có thể ngậm nước và vận chuyển chúng trong đất ẩm, để sau này đến rễ cây và được sử dụng cho các chức năng sinh lý của chúng.
Làm thế nào một cation được hình thành?
Người ta đã đề cập rằng khi một nguyên tử mất đi một điện tử, thì số lượng proton lớn hơn của nó, so với các điện tử, sẽ tạo ra một lực hấp dẫn chuyển thành điện tích dương. Nhưng sự mất electron có thể xảy ra như thế nào? Câu trả lời phụ thuộc vào sự biến đổi xảy ra trong các phản ứng hóa học.
Cần lưu ý rằng sự hiện diện của một nguyên tử tích điện dương không nhất thiết ngụ ý sự hình thành của một cation. Để nó được coi là như vậy, không được có một nguyên tử mang điện tích âm chính thức trung hòa nó. Nếu không, sẽ có lực hút và lực đẩy trong cùng một hợp chất và nó sẽ là trung tính.
Tải lên chính thức và các liên kết khác
Nguyên tử mang điện âm hút các êlectron từ liên kết cộng hóa trị vào chúng. Ngay cả khi các electron được chia sẻ như nhau, sẽ có lúc chúng sẽ có ít electron hơn một phần so với cấu hình cơ bản của chúng; đây là nguyên tử tự do của nó mà không bị ràng buộc với các nguyên tố khác.
Sau đó, các nguyên tử âm điện này sẽ bắt đầu bị thiếu hụt electron, và cùng với nó, các proton của hạt nhân của chúng sẽ tạo ra một lực hút lớn hơn; điện tích hình thức dương được sinh ra. Nếu chỉ có một điện tích hình thức dương, hợp chất sẽ biểu hiện một điện tích ion dương tổng thể; do đó cation được sinh ra.
Nguyên tử oxy của cation H 3 O + là một ví dụ trung thực cho điều trên. Bằng cách có ba liên kết OH, nhiều hơn một liên kết trong phân tử nước (HOH), nó bị mất điện tử từ trạng thái cơ bản. Các phép tính phí chính thức cho phép bạn xác định thời điểm điều này xảy ra.
Nếu giả sử hình thành một liên kết OH khác trong một thời gian thì sẽ thu được cation H 4 O 2+ hóa trị hai . Lưu ý rằng điện tích hóa trị hai trên đầu cation được viết như sau: số theo sau là ký hiệu '+'; theo cách tương tự, chúng ta tiến hành với các anion.
Quá trình oxy hóa
Kim loại là cation formers mệnh xuất sắc. Tuy nhiên, không phải tất cả chúng đều có thể tạo thành liên kết cộng hóa trị (hoặc ít nhất là liên kết cộng hóa trị hoàn toàn). Thay vào đó, chúng mất đi các electron để thiết lập liên kết ion: một điện tích dương hút một điện tích âm, được giữ lại với nhau bằng các lực vật lý.
Do đó, các kim loại mất electron để đi từ M đến M n + , trong đó n thường bằng số thứ tự của nhóm của nó trong bảng tuần hoàn; mặc dù n có thể nhận một số giá trị nguyên, điều này đặc biệt xảy ra với các kim loại chuyển tiếp. Sự mất electron này diễn ra trong một loại phản ứng hóa học được gọi là quá trình oxy hóa.
Các kim loại bị oxy hóa, mất đi một điện tử, số lượng proton trong nguyên tử của chúng vượt quá số lượng điện tử, và do đó thể hiện một điện tích dương. Để xảy ra quá trình oxi hóa cần phải có chất oxi hóa, chất này khử hoặc lấy electron mà kim loại mất đi. Oxy là chất oxy hóa được biết đến nhiều nhất.
Sự khác biệt với anion
Sự co lại của bán kính nguyên tử trong một cation. Nguồn: Gabriel Bolívar.
Sự khác biệt giữa cation và anion được liệt kê dưới đây:
-Cation nói chung nhỏ hơn anion. Hình trên cho thấy bán kính nguyên tử của Mg bị giảm đi như thế nào khi mất hai electron và trở thành cation Mg 2+ ; điều ngược lại xảy ra với anion: chúng trở nên dễ bay hơi hơn.
-Nó có nhiều proton hơn electron, trong khi anion có nhiều electron hơn proton.
- Nhỏ hơn, mật độ điện tích của nó cao hơn, và do đó nó có công suất phân cực lớn hơn; nghĩa là, nó làm biến dạng các đám mây electron của các nguyên tử lân cận.
- Một cation chuyển động cùng chiều điện trường, còn anion chuyển động ngược chiều điện trường.
Ví dụ về các cation phổ biến nhất
Monatomic
Các cation cấu tạo chủ yếu đến từ kim loại (với một số ngoại lệ nhất định, chẳng hạn như H + ). Phần còn lại, cực kỳ hiếm khi xem xét một cation có nguồn gốc từ một nguyên tố phi kim loại.
Chúng ta sẽ thấy rằng nhiều trong số chúng là hóa trị hai hoặc đa hóa trị, và độ lớn của điện tích của chúng phù hợp với số nhóm của chúng trong bảng tuần hoàn.
-Li +
-Na +
-K +
-Rb +
-Cs +
-Fr +
-Ag +
Tất cả chúng đều có điểm chung là điện tích '1+', được viết mà không cần nhập số và cũng thuộc nhóm 1: các kim loại kiềm. Bên cạnh đó, còn có cation Ag + , một trong những kim loại chuyển tiếp phổ biến nhất.
-Bé 2+
-Mg 2+
-Ca 2+
-Sr 2+
-Ba 2+
-Ra 2+
Các cation hóa trị hai này có nguồn gốc từ các kim loại tương ứng của chúng thuộc nhóm 2: kim loại kiềm thổ.
-Trên 3 tuổi
-Ga 3+
-Trong 3+
-Tl 3+
-Nh 3+
Các cation hóa trị ba của nhóm bo.
Cho đến nay các ví dụ đã được đặc trưng là có một hóa trị hoặc một điện tích. Các cation khác thể hiện nhiều hơn một trạng thái oxi hóa hóa trị hoặc dương:
-Sn 2+
-Sn 4+ (thiếc)
-Co 2+
-Co 3+ (coban)
-Au +
-Au 3+ (vàng)
-Fe 2+
-Fe 3+ (sắt)
Và các kim loại khác, như mangan, có thể có nhiều hóa trị hơn:
-Trên 2 tuổi
-Trên 3 tuổi
-Trên 4 tuổi
-Trên 7 tuổi
Điện tích càng cao thì cation càng nhỏ và phân cực.
Đa nguyên tử
Không đi sâu vào hóa học hữu cơ, có những cation vô cơ và đa nguyên tử rất phổ biến trong cuộc sống hàng ngày; nhu la:
-H 3 O + (hydronium, đã được đề cập).
-NH 4 + (amoni).
-NO 2 + (nitronium, hiện diện trong quá trình nitrat hóa).
-PH 4 + (photphoni).
Người giới thiệu
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học. (Xuất bản lần thứ 8). CENGAGE Học tập.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 05 tháng 5 năm 2019). Định nghĩa cation và các ví dụ. Phục hồi từ: thinkco.com
- Wyman Elizabeth. (2019). Cation: Định nghĩa & Ví dụ. Học. Phục hồi từ: study.com
- Hình nộm. (2019). Các ion dương và âm: cation và anion. Phục hồi từ: dummies.com
- Wikipedia. (2019). Cation. Phục hồi từ: es.wikipedia.org