- كيف يتكون الكاتيون؟
- التحميلات الرسمية والمزيد من الروابط
- أكسدة
- الاختلافات مع الأنيون
- أمثلة على الكاتيونات الأكثر شيوعًا
- موناتوميك
- متعدد الذرات
- المراجع
A الموجبة هي الأنواع الكيميائية التي تحتوي على شحنة موجبة. يتشكل مع الأنيون نوعين من الأيونات الموجودة. إن شحنتها ناتجة عن نقص الإلكترونات في الذرة ، مما يتسبب في أن تمارس البروتونات في النواة جاذبية أكبر. لكل إلكترون تفقده ذرة محايدة ، تزداد الشحنة الموجبة بمقدار وحدة واحدة.
إذا فقدت الذرة إلكترونًا ، وبالتالي فإن عدد البروتونات أكبر من واحد ، فإن شحنتها الموجبة ستكون +1 ؛ إذا فقدت إلكترونين ، فستكون الشحنة +2 ، وهكذا. عندما يكون لدى الكاتيون شحنة +1 ، يقال إنه أحادي التكافؤ ؛ من ناحية أخرى ، إذا كانت الشحنة المذكورة أكبر من +1 ، فيُقال أن الكاتيون متعدد التكافؤ.
أيون الهيدرونيوم ، أحد أبسط الكاتيونات. المصدر: غابرييل بوليفار.
توضح الصورة أعلاه الكاتيون H 3 O + ، المسمى أيون الهيدرونيوم. كما يمكن رؤيته ، فإنه بالكاد يحتوي على شحنة +1 ، وبالتالي فهو كاتيون أحادي التكافؤ.
تعتبر الكاتيونات من الأنواع المهمة ، لأنها تمارس قوة كهروستاتيكية على بيئتها والجزيئات من حولها. إنها تقدم تفاعلًا عاليًا مع الماء ، وهو سائل يرطبها وينقلها في التربة الرطبة ، لتصل لاحقًا إلى جذور النباتات وتستخدم لوظائفها الفسيولوجية.
كيف يتكون الكاتيون؟
ذُكر أنه عندما تفقد الذرة إلكترونًا ، فإن العدد الأكبر من البروتونات ، بالنسبة للإلكترونات ، يمارس قوة جذب تترجم إلى شحنة موجبة. ولكن كيف يمكن أن يحدث فقدان الإلكترون؟ تعتمد الإجابة على التحول الذي يحدث في التفاعلات الكيميائية.
وتجدر الإشارة إلى أن وجود ذرة موجبة الشحنة لا يعني بالضرورة تكوين الكاتيون. لكي يتم اعتبارها كذلك ، يجب ألا تكون هناك ذرة ذات شحنة رسمية سالبة تحيدها. خلاف ذلك ، سيكون هناك جاذبية وتنافر داخل نفس المركب وسيكون محايدًا.
التحميلات الرسمية والمزيد من الروابط
تجذب الذرات الكهربية الإلكترونات من روابطها التساهمية إليها. حتى إذا كانت الإلكترونات مشتركة بالتساوي ، فستأتي نقطة يكون فيها عدد الإلكترونات لديهم جزئيًا أقل من التكوين الأساسي ؛ هذا هو ذراتها الحرة دون أن ترتبط بعناصر أخرى.
بعد ذلك ، ستبدأ هذه الذرات الكهربية في اختبار نقص الإلكترونات ، ومعها ستبذل بروتونات نواتها قوة جذب أكبر ؛ ولد الشحنة الرسمية الموجبة. إذا كان هناك شحنة رسمية موجبة واحدة فقط ، فإن المركب سيظهر شحنة أيونية موجبة شاملة ؛ وهكذا يولد الكاتيون.
ذرة الأكسجين في الكاتيون H 3 O + هي مثال صادق لما سبق. من خلال وجود ثلاث روابط OH ، واحدة أكثر من جزيء الماء (HOH) ، فإنها تعاني من فقدان الإلكترون من حالته القاعدية. تسمح لك حسابات الرسوم الرسمية بتحديد وقت حدوث ذلك.
إذا تم افتراض تكوين رابطة OH أخرى للحظة ، فسيتم الحصول على الكاتيون ثنائي التكافؤ H 4 O 2+. لاحظ أن الشحنة ثنائية التكافؤ أعلى الكاتيون مكتوبة على النحو التالي: رقم متبوعًا بالرمز "+" ؛ بنفس الطريقة التي نواصل بها الأنيونات.
أكسدة
المعادن هي صانعي الكاتيون بامتياز. ومع ذلك ، لا يمكن لجميعهم تكوين روابط تساهمية (أو على الأقل تساهمية بحتة). بدلاً من ذلك ، يفقدون الإلكترونات لإنشاء روابط أيونية: الشحنة الموجبة تجذب الشحنة السالبة ، مرتبطة ببعضها البعض بواسطة قوى فيزيائية.
لذلك ، تفقد المعادن الإلكترونات لتنتقل من M إلى M n + ، حيث n عادة ما تكون مساوية لعدد مجموعتها على الجدول الدوري ؛ على الرغم من أن n يمكن أن تأخذ عدة قيم صحيحة ، وهذا هو الحال بشكل خاص مع المعادن الانتقالية. يحدث فقدان الإلكترونات هذا في نوع من التفاعل الكيميائي يسمى الأكسدة.
تتأكسد المعادن وتفقد إلكترونًا ، ويزيد عدد البروتونات في ذراتها عن عدد الإلكترونات ، وبالتالي تظهر شحنة موجبة. لحدوث الأكسدة ، يجب أن يكون هناك عامل مؤكسد ، والذي يقلل أو يكتسب الإلكترونات التي تفقدها المعادن. الأكسجين هو العامل المؤكسد الأكثر شهرة على الإطلاق.
الاختلافات مع الأنيون
تقلص نصف القطر الذري في الكاتيون. المصدر: غابرييل بوليفار.
الاختلافات بين الكاتيون والأنيون مذكورة أدناه:
- الكاتيون بشكل عام أصغر من الأنيون. توضح الصورة أعلاه كيف يتم تقليل نصف القطر الذري لـ Mg بفقدان إلكترونين ويصبح الكاتيون Mg 2+ ؛ يحدث العكس مع الأنيونات: فهي تصبح أكثر كثافة.
- يحتوي على بروتونات أكثر من الإلكترونات ، بينما يحتوي الأنيون على إلكترونات أكثر من البروتونات.
- كونها أصغر ، تكون كثافة شحنتها أعلى ، وبالتالي فهي تتمتع بقوة استقطاب أكبر ؛ أي أنه يشوه السحب الإلكترونية للذرات المجاورة.
يتحرك الكاتيون في نفس اتجاه المجال الكهربائي المطبق ، بينما يتحرك الأنيون في الاتجاه المعاكس.
أمثلة على الكاتيونات الأكثر شيوعًا
موناتوميك
تأتي الكاتيونات أحادية الذرة في الغالب من معادن (مع استثناءات معينة ، مثل H +). أما البقية ، فمن النادر جدًا اعتبار الكاتيون المشتق من عنصر غير معدني.
سيتبين أن العديد منهم مختلف أو متعدد التكافؤ ، وأن مقادير شحناتهم تتفق مع عدد مجموعاتهم في الجدول الدوري.
-لي +
-نا +
-K +
-Rb +
-C +
-Fr +
-Ag +
تشترك جميعها في الشحنة "1+" ، والتي تتم كتابتها دون الحاجة إلى إدخال الرقم ، وتأتي أيضًا من المجموعة 1: المعادن القلوية. إلى جانب ذلك ، يوجد Ag + الكاتيون ، أحد أكثر المعادن الانتقالية شيوعًا.
- كن 2+
-Mg 2+
-Ca 2+
- 2 ريال +
-Ba 2+
-Ra 2+
تشتق هذه الكاتيونات ثنائية التكافؤ من معادنها الخاصة التي تنتمي إلى المجموعة 2: الفلزات القلوية الترابية.
- عند 3+
-Ga 3+
- في 3+
- TL 3+
-Nh 3+
الكاتيونات ثلاثية التكافؤ من مجموعة البورون.
حتى الآن تم وصف الأمثلة على أنها تحتوي على تكافؤ أو شحنة واحدة. تظهر الكاتيونات الأخرى أكثر من تكافؤ أو حالة أكسدة موجبة:
-سن 2+
-Sn 4+ (قصدير)
-Co 2+
-Co 3+ (كوبالت)
-أو +
-Au 3+ (ذهبي)
- في 2+
- Fe 3+ (حديد)
ويمكن أن تحتوي المعادن الأخرى ، مثل المنغنيز ، على مزيد من التكافؤ:
-Mn 2+
-Mn 3+
-Mn 4+
-من 7+
وكلما زادت الشحنة ، كان الكاتيون أصغر حجمًا وأكثر استقطابًا.
متعدد الذرات
بدون الخوض في الكيمياء العضوية ، هناك كاتيونات غير عضوية ومتعددة الذرات شائعة جدًا في الحياة اليومية ؛ مثل:
-H 3 O + (الهيدرونيوم ، سبق ذكره).
-NH 4 + (أمونيوم).
-NO 2 + (نترونيوم موجود في عمليات النترات).
- PH 4 + (فسفونيوم).
المراجع
- ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). كيمياء. (الطبعة الثامنة). سينجاج ليرنينج.
- هيلمنستين ، آن ماري ، دكتوراه. (05 مايو 2019). تعريف وأمثلة الكاتيون. تم الاسترجاع من: thinkco.com
- وايمان إليزابيث. (2019). الكاتيون: التعريف والأمثلة. دراسة. تم الاسترجاع من: study.com
- الأغبياء. (2019). الأيونات الموجبة والسالبة: الكاتيونات والأنيونات. تم الاسترجاع من: dummies.com
- ويكيبيديا. (2019). الكاتيون. تم الاسترجاع من: es.wikipedia.org