Cation: formação, diferenças com o ânion e exemplos - Ciência - 2023

Contente

• Como um cátion é formado?
• Uploads formais e mais links
• Oxidação
• Diferenças com ânion
• Exemplos dos cátions mais comuns
• Monatômico
• Poliatômico
• Referências

UMA cátion é uma espécie química com carga positiva. Junto com o ânion, ele forma os dois tipos de íons existentes. Sua carga é o produto de uma deficiência de elétrons no átomo, que faz com que os prótons do núcleo exerçam uma atração maior. Para cada elétron que um átomo neutro perde, a carga positiva aumenta em uma unidade.

Se um átomo perder um elétron e, portanto, o número de prótons for maior que um, sua carga positiva será +1; se você perder dois elétrons, a carga será +2 e assim por diante.Quando um cátion tem carga +1, é considerado monovalente; por outro lado, se a referida carga for maior do que +1, o cátion é considerado polivalente.

A imagem acima mostra o cátion H₃OU⁺, chamado de íon hidrônio. Como pode ser visto, mal tem carga de +1, sendo, portanto, um cátion monovalente.

Os cátions são espécies importantes, pois exercem uma força eletrostática em seu ambiente e nas moléculas ao seu redor. Apresentam alta interação com a água, um líquido que os hidrata e transporta em solos úmidos, para posteriormente atingir as raízes das plantas e ser aproveitados em suas funções fisiológicas.

Como um cátion é formado?

Foi mencionado que quando um átomo perde um elétron, seu maior número de prótons, em relação aos elétrons, exerce uma força atrativa que se traduz em carga positiva. Mas como pode ocorrer a perda do elétron? A resposta depende da transformação que ocorre nas reações químicas.

Deve-se notar que a presença de um átomo carregado positivamente não implica necessariamente a formação de um cátion. Para que seja considerado como tal, não deve haver um átomo com carga formal negativa que o neutralize. Caso contrário, haveria atração e repulsão dentro do mesmo composto e seria neutro.

Uploads formais e mais links

Os átomos eletronegativos atraem elétrons de suas ligações covalentes para eles. Mesmo se os elétrons forem compartilhados igualmente, chegará um ponto em que eles terão parcialmente menos elétrons do que em sua configuração basal; isto é, o de seus átomos livres sem estar vinculado a outros elementos.

Então, esses átomos eletronegativos começarão a apresentar deficiência de elétrons e, com isso, os prótons de seus núcleos exercerão uma força de atração maior; nasce a carga formal positiva. Se houver apenas uma carga formal positiva, o composto manifestará uma carga iônica positiva geral; assim nasce o cátion.

O átomo de oxigênio do cátion H₃OU⁺ É um exemplo fiel do acima. Por ter três ligações O-H, uma a mais do que na molécula de água (H-O-H), ele experimenta a perda de um elétron de seu estado basal. Cálculos formais de cobrança permitem que você determine quando isso acontece.

Se a formação de outra ligação O-H for assumida por um momento, o cátion divalente H será obtido₄OU²⁺. Observe que a carga divalente no topo do cátion é escrita da seguinte maneira: número seguido do símbolo '+'; da mesma forma procedemos com os ânions.

Oxidação

Os metais são formadores de cátions por excelência. No entanto, nem todos eles podem formar ligações covalentes (ou pelo menos puramente covalentes). Em vez disso, eles perdem elétrons para estabelecer ligações iônicas: uma carga positiva atrai uma negativa, mantida unida por forças físicas.

Portanto, os metais perdem elétrons para ir de M a M^{n +}, Onde n geralmente é igual ao número de seu grupo na tabela periódica; Apesar den pode assumir vários valores inteiros, o que é especialmente o caso com metais de transição. Essa perda de elétrons ocorre em um tipo de reação química chamada oxidação.

Os metais se oxidam, perdem um elétron, o número de prótons em seus átomos ultrapassa o dos elétrons e, conseqüentemente, apresentam carga positiva. Para que a oxidação ocorra, deve haver um agente oxidante, que reduza ou ganhe os elétrons perdidos pelos metais. O oxigênio é o agente oxidante mais conhecido de todos.

Diferenças com ânion

Listadas abaixo estão as diferenças entre um cátion e um ânion:

-O cátion em geral é menor que o ânion. A imagem acima mostra como o raio atômico do Mg é reduzido ao perder dois elétrons e se tornar o cátion Mg²⁺; o oposto ocorre com os ânions: eles se tornam mais volumosos.

-Tem mais prótons do que elétrons, enquanto o ânion tem mais elétrons do que prótons.

- Por ser menor, sua densidade de carga é maior e, portanto, possui maior poder de polarização; isto é, ele deforma as nuvens de elétrons de átomos vizinhos.

-O cátion se move na mesma direção que o campo elétrico aplicado, enquanto o ânion se move na direção oposta.

Exemplos dos cátions mais comuns

Monatômico

Os cátions monoatômicos vêm principalmente de metais (com certas exceções, como H⁺) Do resto, é extremamente raro considerar um cátion derivado de um elemento não metálico.

Ver-se-á que muitos deles são di ou polivalentes e que as magnitudes de suas cargas coincidem com o número de seus grupos na tabela periódica.

-Li⁺

-N / D⁺

-K⁺

-Rb⁺

-Cs⁺

-Fr⁺

-Ag⁺

Todos eles têm em comum a carga '1+', que se escreve sem a necessidade de digitar o número, e também vem do grupo 1: os metais alcalinos. Além disso, existe o cátion Ag⁺, um dos mais comuns dos metais de transição.

-Estar²⁺

-Mg²⁺

-AC²⁺

-Sr²⁺

-BA²⁺

-Ra²⁺

Esses cátions divalentes são derivados de seus respectivos metais pertencentes ao grupo 2: os metais alcalino-terrosos.

-Ao³⁺

-Ga³⁺

-No³⁺

-Tl³⁺

-Nh³⁺

Cátions trivalentes do grupo do boro.

Até agora, os exemplos foram caracterizados como tendo uma única valência ou carga. Outros cátions exibem mais de uma valência ou estado de oxidação positivo:

-Sn²⁺

-Sn⁴⁺ (lata)

-Co²⁺

-Co³⁺ (cobalto)

-Au⁺

-Au³⁺ (ouro)

-Fé²⁺

-Fé³⁺ (ferro)

E outros metais, como o manganês, podem ter ainda mais valências:

-Mn²⁺

-Mn³⁺

-Mn⁴⁺

-Mn⁷⁺

Quanto mais alta a carga, menor e mais polarizando o cátion.

Poliatômico

Sem entrar na química orgânica, existem cátions inorgânicos e poliatômicos que são muito comuns na vida diária; tais como:

-H₃OU⁺ (hidrônio, já mencionado).

-NH₄⁺ (amônio).

-NÃO₂⁺ (Nitrônio, presente nos processos de nitração).

-PH₄⁺ (fosfônio).

Referências

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). CENGAGE Learning.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (05 de maio de 2019). Definição e exemplos de cátions. Recuperado de: Thoughtco.com
3. Wyman Elizabeth. (2019). Cation: definição e exemplos. Estude. Recuperado de: study.com
4. Bobos. (2019). Íons positivos e negativos: cátions e ânions. Recuperado de: dummies.com
5. Wikipedia. (2019). Cation. Recuperado de: es.wikipedia.org