- כיצד נוצר קטיון?
- העלאות רשמיות וקישורים נוספים
- חִמצוּן
- הבדלים עם אניון
- דוגמאות לקטיונים הנפוצים ביותר
- מונומטי
- פוליאטומי
- הפניות
קטיון הוא לתרכובות כימיות כי יש מטען חיובי. זה יוצר יחד עם האניון את שני סוגי היונים הקיימים. המטען שלו הוא תוצר של מחסור באלקטרונים באטום, מה שגורם לפרוטונים בגרעין להפעיל משיכה גדולה יותר. עבור כל אלקטרון שאטום ניטרלי מאבד, המטען החיובי עולה ביחידה אחת.
אם אטום מאבד אלקטרון, ולכן מספר הפרוטונים גדול מאחד, המטען החיובי שלו יהיה +1; אם תאבד שני אלקטרונים, המטען יהיה +2 וכן הלאה. כאשר לקטיון יש מטען +1, נאמר שהוא חד-ערכי; מצד שני, אם המטען האמור גדול מ- +1, אומרים שהקטיון הוא רב-ערכי.
יון הידרוניום, אחד הקטיונים הפשוטים ביותר. מקור: גבריאל בוליבר.
בתמונה למעלה נראה הקטיון H 3 O + , הנקרא יון ההידרוניום. כפי שניתן לראות, בקושי יש לו מטען של +1, וכתוצאה מכך הוא קטיון חד-מונעי.
קטיונים הם מינים חשובים, מכיוון שהם מפעילים כוח אלקטרוסטטי על סביבתם ועל המולקולות הסובבות אותם. הם מציגים אינטראקציה גבוהה עם מים, נוזל המתייבש ומעביר אותם בקרקעות לחות, כדי להגיע אחר כך לשורשי הצמחים ולהשתמש בהם לתפקודים הפיזיולוגיים שלהם.
כיצד נוצר קטיון?
הוזכר שכאשר אטום מאבד אלקטרון, המספר הגדול יותר של הפרוטונים שלו, ביחס לאלקטרונים, מפעיל כוח אטרקטיבי שמתורגם למטען חיובי. אך כיצד יכול להיווצר אובדן האלקטרון? התשובה תלויה בטרנספורמציה שמתרחשת בתגובות כימיות.
יש לציין כי נוכחות אטום טעון חיובי אינה בהכרח מרמזת על יצירת קטיון. כדי שזה ייחשב ככזה, אסור שיהיה אטום עם מטען רשמי שלילי המנטרל אותו. אחרת, תהיה משיכה ודחייה בתוך אותו מתחם וזה יהיה ניטרלי.
העלאות רשמיות וקישורים נוספים
אטומים אלקטרונגטיביים מושכים אליהם אלקטרונים מהקשרים הקוואלנטיים שלהם אליהם. גם אם האלקטרונים יחולקו באופן שווה, תגיע נקודה שבה יהיו להם פחות אלקטרונים פחות מאשר בתצורת הבסיס שלהם; זהו, האטומים החופשיים שלו מבלי להיות קשורים לאלמנטים אחרים.
לאחר מכן, האטומים האלקטרוניגטיביים הללו יתחילו לחוות מחסור באלקטרונים, ובעזרתם, הפרוטונים של הגרעינים שלהם יפעילו כוח משיכה גדול יותר; המטען הרשמי החיובי נולד. אם יש רק מטען פורמלי חיובי אחד, התרכובת תבטא מטען יוני חיובי כולל; וכך נולד הקטיון.
אטום החמצן של הקטיון H 3 O + הוא דוגמא נאמנה לאמור לעיל. בכך שיש לו שלושה קשרי OH, אחד יותר מאשר במולקולת המים (HOH), הוא חווה אובדן של אלקטרון ממצב הבסיס שלו. חישובי מטען רשמיים מאפשרים לך לקבוע מתי זה קורה.
אם מניחים היווצרות קשר OH אחר לרגע, מתקבל הקטיון הדו-ערכי H 4 O 2+ . שים לב שהמטען הדיוואלי על גבי הקטיון כתוב כך: מספר ואחריו הסמל '+'; באותה דרך אנו ממשיכים עם האניונים.
חִמצוּן
מתכות הן מעצבי קטיונים למצויינות. עם זאת, לא כולם יכולים ליצור קשרים קוולנטים (או לפחות קוולנטים טהורים). במקום זאת הם מאבדים אלקטרונים ליצירת קשרים יוניים: מטען חיובי מושך מטען שלילי, המוחזק יחד על ידי כוחות פיזיים.
לכן מתכות מאבדות אלקטרונים לעבור מ- M ל- M n + , כאשר n בדרך כלל שווה למספר הקבוצה שלה בטבלה המחזורית; אם כי n יכול לקחת מספר ערכים שלמים, מה שקורה במיוחד למתכות מעבר. אובדן אלקטרונים זה מתרחש בסוג של תגובה כימית הנקראת חמצון.
מתכות מתחמצנות, מאבדות אלקטרון, מספר הפרוטונים באטומים שלהם עולה על המספר של האלקטרונים, וכתוצאה מכך מפגין מטען חיובי. כדי שהחמצון יתרחש, חייב להיות חומר חמצון, שמפחית או משיג את האלקטרונים שאבדו על ידי מתכות. חמצן הוא חומר החמצון הידוע מכולם.
הבדלים עם אניון
התכווצות הרדיוס האטומי בקטיון. מקור: גבריאל בוליבר.
ההבדלים בין קטיון לבין אניון מופיעים בהמשך:
-הקטיון באופן כללי קטן מהאניון. התמונה למעלה מראה כיצד הרדיוס האטומי של Mg מופחת על ידי איבוד שני אלקטרונים והופך לקטיון Mg 2+ ; ההפך מתרחש עם אניונים: הם הופכים לנפוחים יותר.
יש לו יותר פרוטונים מאשר אלקטרונים, ואילו לאניון יש יותר אלקטרונים מאשר פרוטונים.
מכיוון שהוא קטן יותר, צפיפות המטען שלו גבוהה יותר ולכן יש לו כוח מקטב גדול יותר; כלומר הוא מעוות את ענני האלקטרונים של האטומים השכנים.
-קטיון נע בכיוון זהה לשדה החשמלי המופעל, ואילו האניון נע בכיוון ההפוך.
דוגמאות לקטיונים הנפוצים ביותר
מונומטי
הקטיונים המונומטיים מגיעים ברובם ממתכות (למעט חריגים, כגון H + ). מכל השאר, נדיר ביותר לשקול קטיון שמקורו באלמנט לא מתכתי.
ניתן לראות שרבים מהם אינם ערכיים או בעלי ערך רב, וכי גודל המטענים שלהם מסכים עם מספר הקבוצות שלהם בטבלה המחזורית.
-לי +
-לא +
-K +
-Rb +
-Cs +
-פר +
-אג +
לכולם יש במשותף המטען '1+', שנכתב ללא צורך להזין את המספר, ומגיע גם מקבוצה 1: מתכות אלקליות. חוץ מזה יש את הקטיון Ag + , אחד הנפוצים מבין מתכות המעבר.
להיות 2+
-Mg 2+
-כ 2+
-Sr 2+
-בא 2+
-Ra 2+
קטיונים דו-ערכיים אלה נגזרים ממתכות המתאימות לשייכותם לקבוצה 2: מתכות אדמה אלקליות.
בטיילת 3+
-Ga 3+
-ב 3+
-טל 3+
- לא 3+
קטיונים משלימים של קבוצת בורון.
עד כה התאפיינו הדוגמאות כבעלי ערך או מטען יחיד. קטיונים אחרים מראים יותר מאשר עריכה או מצב חמצון חיובי:
-Sn 2+
-Sn 4+ (פח)
-כוח 2+
-Co 3+ (קובלט)
-או +
-Au 3+ (זהב)
-להיות 2+
-Fe 3+ (ברזל)
ומתכות אחרות, כמו מנגן, יכולות להיות בעלות יתר עוד יותר:
-מאני 2+
-מאן 3+
-מאן 4+
-מאן 7+
ככל שהמטען גבוה יותר, הקטיון קטן ומקטב יותר.
פוליאטומי
מבלי להיכנס לכימיה אורגנית, ישנם קטיונים אורגניים ופוליטומיים הנפוצים מאוד בחיי היומיום; כמו:
-H 3 O + (הידרוניום, כבר הוזכר).
-NH 4 + (אמוניום).
-NO 2 + (ניטרוניום, קיים בתהליכי חנקה).
-PH 4 + ( פוספוניום ).
הפניות
- וויטן, דייויס, פק וסטנלי. (2008). כִּימִיָה. (מהדורה 8). לימוד CENGAGE.
- הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (05 במאי 2019). הגדרת קטיון ודוגמאות. התאושש מ: thoughtco.com
- ווימן אליזבת. (2019). קטיון: הגדרה ודוגמאות. לימוד. התאושש מ: study.com
- בובות. (2019). יונים חיוביים ושליליים: קטיונים ואנונים. התאושש מ: dummies.com
- ויקיפדיה. (2019). קטיון. התאושש מ: es.wikipedia.org