- Kā veidojas katjons?
- Svinīgas augšupielādes un citas saites
- Oksidēšana
- Atšķirības ar anjonu
- Visizplatītāko katjonu piemēri
- Monatomijas
- Poliatomisks
- Atsauces
Katjons ir ķīmiskas vielas, kas ir pozitīva maksas. Kopā ar anjonu tas veido divu veidu esošos jonus. Tās lādiņš ir elektronu deficīta atomā produkts, kas izraisa kodolā esošos protonus lielāku pievilcību. Par katru elektronu, kuru neitrāls atoms zaudē, pozitīvais lādiņš palielinās par vienu vienību.
Ja atoms zaudē elektronu un tāpēc protonu skaits ir lielāks par vienu, tad tā pozitīvais lādiņš būs +1; ja jūs zaudējat divus elektronus, lādiņš būs +2 utt. Ja katjonam ir lādiņš +1, tiek uzskatīts, ka tas ir monovalents; no otras puses, ja minētais lādiņš ir lielāks par +1, katjonu uzskata par daudzvērtīgu.
Hidronija jons, viens no vienkāršākajiem katjoniem. Avots: Gabriel Bolívar.
Attēlā parādīts katjons H 3 O + , ko sauc par hidronija jonu. Kā redzams, tam tikko ir lādiņš +1, tātad tas ir monovalents katjons.
Katjoni ir svarīgas sugas, jo tie videi un ap tām esošajām molekulām iedarbojas elektrostatiski. Tie rada lielu mijiedarbību ar ūdeni - šķidrumu, kas tos mitrina un transportē mitrās augsnēs, lai vēlāk nonāktu pie augu saknēm un tiktu izmantoti viņu fizioloģiskajām funkcijām.
Kā veidojas katjons?
Tika minēts, ka, kad atoms zaudē elektronu, tā lielāks protonu skaits attiecībā pret elektroniem rada pievilcīgu spēku, kas pārvēršas pozitīvā lādiņā. Bet kā var notikt elektronu zudums? Atbilde ir atkarīga no transformācijas, kas notiek ķīmiskās reakcijās.
Jāatzīmē, ka pozitīvi lādēta atoma klātbūtne nebūt nenozīmē katjona veidošanos. Lai to uzskatītu par tādu, nedrīkst būt atoma ar negatīvu formālo lādiņu, kas to neitralizē. Pretējā gadījumā tajā pašā savienojumā būtu pievilcība un atbaidīšana, un tas būtu neitrāls.
Svinīgas augšupielādes un citas saites
Elektronegatīvie atomi piesaista elektronus no savām kovalentajām saitēm. Pat ja elektroni tiek dalīti vienādi, pienāks punkts, kurā viņiem daļēji būs mazāk elektronu nekā to pamata konfigurācijā; tas ir, tā brīvo atomu atoms, kas nav piesaistīts citiem elementiem.
Tad šie elektronegatīvie atomi sāks izjust elektronu deficītu, un līdz ar to viņu kodolu protoni iedarbinās lielāku pievilcības spēku; dzimst pozitīvs formālais lādiņš. Ja ir tikai viens pozitīvs formālais lādiņš, savienojums izpaudīs kopējo pozitīvo jonu lādiņu; tādējādi rodas katjons.
Katjona H 3 O + skābekļa atoms ir ticams iepriekšminētā piemērs. Ar trim OH saitēm, kas ir par vienu vairāk nekā ūdens molekulā (HOH), tā izjūt elektronu zaudējumu no tā pamatstāvokļa. Formāli maksas aprēķini ļauj noteikt, kad tas notiek.
Ja uz brīdi tiek pieņemts, ka veidojas cita OH saite, iegūst divvērtīgo katjonu H 4 O 2+ . Ņemiet vērā, ka divvērtīgā lādiņa uz katjona virsraksta ir rakstīts šādi: ciparam seko simbols “+”; tādā pašā veidā mēs rīkojamies ar anjoniem.
Oksidēšana
Metāli ir katjonu veidošanās par excellence. Tomēr ne visi no tiem var veidot kovalentās (vai vismaz tīri kovalentās) saites. Tā vietā viņi zaudē elektronus, lai izveidotu jonu saites: pozitīvs lādiņš piesaista negatīvu, ko kopā satur fiziski spēki.
Tāpēc metāli zaudē elektronus, lai pārietu no M līdz M n + , kur n parasti ir vienāds ar tā grupas numuru periodiskajā tabulā; kaut arī n var būt vairākas veselas skaitļa vērtības, kas jo īpaši attiecas uz pārejas metāliem. Šis elektronu zudums notiek ķīmiskās reakcijas veidā, ko sauc par oksidāciju.
Metāli oksidējas, zaudē elektronu, protonu skaits to atomos pārsniedz elektronu skaitu un attiecīgi uzrāda pozitīvu lādiņu. Lai notiktu oksidēšanās, jābūt oksidētājam, kas samazina vai iegūst metālus zaudētos elektronus. Skābeklis ir pazīstamākais oksidētājs no visiem.
Atšķirības ar anjonu
Atoma rādiusa saraušanās katjonā. Avots: Gabriel Bolívar.
Katjona un anjona atšķirības ir uzskaitītas zemāk:
-Katjons kopumā ir mazāks nekā anjons. Iepriekš redzamajā attēlā parādīts, kā tiek samazināts Mg atoma rādiuss, zaudējot divus elektronus un kļūstot par katjonu Mg 2+ ; pret anjoniem notiek tieši pretēji: tie kļūst apjomīgāki.
-Tā ir vairāk protonu nekā elektronu, savukārt anjonā ir vairāk elektronu nekā protonu.
- būdams mazāks, tā lādēšanas blīvums ir lielāks, un tāpēc tam ir lielāka polarizācijas jauda; tas ir, tas deformē kaimiņu atomu elektronu mākoņus.
-Katjons pārvietojas tajā pašā virzienā, kur uzliktais elektriskais lauks, bet anjons pārvietojas pretējā virzienā.
Visizplatītāko katjonu piemēri
Monatomijas
Monatomie katjoni galvenokārt nāk no metāliem (ar dažiem izņēmumiem, piemēram, H + ). Pārējos gadījumos ārkārtīgi reti tiek ņemts vērā katjons, kas iegūts no nemetāliska elementa.
Būs redzams, ka daudzi no viņiem ir divvērtīgi vai daudzvērtīgi un ka viņu maksas lielums sakrīt ar viņu grupu skaitu periodiskajā tabulā.
-Li +
-Na +
-K +
-Rb +
-Cs +
-Fr +
-Ag +
Viņiem visiem ir kopīga maksa “1+”, kas rakstīta bez vajadzības ievadīt numuru, un arī nāk no 1. grupas: sārmu metāli. Turklāt ir Ag + katjons , viens no visizplatītākajiem pārejas metāliem.
-Be 2+
-Mg 2+
-Ca 2+
-Sr 2+
-Ba 2+
-Ra 2+
Šie divvērtīgie katjoni ir iegūti no attiecīgajiem metāliem, kas pieder pie 2. grupas: sārmzemju metāliem.
-At 3+
-Ga 3+
-In 3+
-Tl 3+
-Nh 3+
Bora grupas trīsvērtīgie katjoni.
Līdz šim piemēri ir raksturoti kā vienota valence vai lādiņš. Citiem katjoniem ir vairāk nekā viena valence vai pozitīvs oksidācijas stāvoklis:
-Sn 2+
-Sn 4+ (alva)
-Co 2+
-Co 3+ (kobalts)
-Au +
-Au 3+ (zelts)
-Fe 2+
-Fe 3+ (dzelzs)
Citiem metāliem, piemēram, mangānam, var būt vēl lielāka valence:
-Mn 2+
-Mn 3+
-Mn 4+
-Mn 7+
Jo augstāks lādiņš, jo mazāks un polarizējošāks katjons.
Poliatomisks
Neiedziļinoties organiskajā ķīmijā, ir neorganiski un poliatomiski katjoni, kas ir ļoti izplatīti ikdienas dzīvē; piemēram:
-H 3 O + (hidronijs, jau minēts).
-NH 4 + (amonija).
-NO 2 + (nitronijs, kas atrodas nitrēšanas procesos).
Ph 4 + (phosphonium).
Atsauces
- Vaitens, Deiviss, Peks un Stenlijs. (2008). Ķīmija. (8. izd.). CENGAGE mācīšanās.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. gada 5. maijs). Katjonu definīcija un piemēri. Atgūts no: domaco.com
- Veimana Elizabete. (2019. gads). Katjons: definīcija un piemēri. Pētījums. Atgūts no: study.com
- Manekeni. (2019. gads). Pozitīvie un negatīvie joni: katjoni un anjoni. Atgūts no: dummies.com
- Wikipedia. (2019. gads). Katjons. Atgūts no: es.wikipedia.org