Κατιόντα και ανιόντα:Ορισμοί, παραδείγματα και διαφορές

Τα κατιόντα και τα ανιόντα είναι οι δύο τύποι ιόντων. Τα ιόντα έχουν ανισορροπία ηλεκτρικού φορτίου, που σημαίνει ότι περιέχουν διαφορετικούς αριθμούς πρωτονίων και ηλεκτρονίων. Το κατιόν έχει θετικό ηλεκτρικό φορτίο και έχει περισσότερα πρωτόνια από ηλεκτρόνια. Τα ανιόντα έχουν αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο και έχουν περισσότερα ηλεκτρόνια από πρωτόνια. Τα νετρόνια είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, επομένως ο αριθμός τους καθορίζει το ισότοπο, αλλά δεν έχει καμία επίδραση στο εάν ένα χημικό είδος είναι ιόν.

Μια πιο προσεκτική ματιά στα κατιόντα

Τα κατιόντα είναι ιόντα που έχουν θετικό φορτίο. Η λέξη «κατιόν» προέρχεται από την ελληνική λέξη ánō , που σημαίνει «πάνω». Παραδείγματα κατιόντων περιλαμβάνουν:

Ασημί:Αγ
Υδρόνιο:H₃ O
Αμμώνιο:NH₄

Επειδή ένα ηλεκτρόνιο αφαιρείται για να σχηματίσει ένα κατιόν, το κατιόν ενός ατόμου μπορεί να είναι μικρότερο από το ουδέτερο άτομο. Αυτό συμβαίνει επειδή η αφαίρεση ενός ή περισσότερων ηλεκτρονίων μπορεί να περιλαμβάνει την αφαίρεση ολόκληρου του κελύφους ηλεκτρονίων.

Μια πιο προσεκτική ματιά στα Anions

Τα ανιόντα είναι ιόντα με αρνητικό φορτίο. Η λέξη «ανιόν» προέρχεται από την ελληνική λέξη κάτω , που σημαίνει «κάτω». Παραδείγματα ανιόντων περιλαμβάνουν:

Ανιόν υδροξειδίου:OH
Ανιόν οξειδίου:O
Θειικό ανιόν:SO₄

Τα ηλεκτρόνια προστίθενται για να σχηματίσουν ανιόντα, επομένως μπορεί να είναι μεγαλύτερα από τα ουδέτερα άτομα εάν σχηματιστεί άλλο κέλυφος ηλεκτρονίων.

Θυμηθείτε το κατιόν και το ανιόν

Υπάρχουν μερικά απλά μνημονικά που χρησιμοποιούνται για να θυμόμαστε ότι ένα κατιόν είναι θετικό και ένα ανιόν είναι αρνητικό. Αρχικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τα γράμματα των λέξεων. Το "t" στο "κατιόν" είναι σαν σύμβολο συν. Τα γράμματα στη λέξη "ανιόν" μπορούν να αντιπροσωπεύουν "Ένα αρνητικό ιόν". Ένα λογοπαίγνιο για να θυμάστε τη διαφορά είναι "Τα CATions είναι PAWSitive."

Συγγραφή χημικών τύπων

Ο χημικός τύπος μιας ένωσης γράφεται πάντα με πρώτο το κατιόν και μετά το ανιόν. Για παράδειγμα, το Na είναι το κατιόν και το Cl είναι το ανιόν στο NaCl (επιτραπέζιο αλάτι). Η ίδια σύμβαση ισχύει για τις χημικές ονομασίες. Η χημική ονομασία του επιτραπέζιου αλατιού είναι χλωριούχο νάτριο. Αυτό λειτουργεί και για πολυατομικά ιόντα. Το υδροξείδιο του αμμωνίου είναι NH₄ OH, όπου NH₄ είναι το κατιόν και το ΟΗ είναι το ανιόν.

Κατιόντα και ανιόντα στον περιοδικό πίνακα

Τεχνικά, οποιοδήποτε άτομο ή μόριο μπορεί να σχηματίσει τόσο κατιόντα όσο και ανιόντα. Για παράδειγμα, ένα άτομο υδρογόνου έχει συνήθως κατάσταση οξείδωσης +1, αλλά μερικές φορές αποκτά ένα ηλεκτρόνιο και έχει φορτίο -1! Τούτου λεχθέντος, τα μέταλλα συνήθως σχηματίζουν κατιόντα, ενώ τα αμέταλλα συνήθως σχηματίζουν ανιόντα. Για να το θέσω αλλιώς, τα στοιχεία στην αριστερή πλευρά του περιοδικού πίνακα τείνουν να σχηματίζουν κατιόντα, ενώ αυτά στη δεξιά πλευρά σχηματίζουν ανιόντα. Τα ευγενή αέρια αποτελούν εξαίρεση. Είναι αρκετά σταθερά ώστε να μην σχηματίζουν εύκολα ούτε ανιόντα ούτε κατιόντα. Ορισμένες ομάδες του περιοδικού πίνακα σχηματίζουν χαρακτηριστικά ιόντα:

Αλκαλιμέταλλα (Ομάδα 1):+1 κατιόντα
Μέταλλα αλκαλικών γαιών (Ομάδα 2):+2 κατιόντα
Μέταλλα μεταπτώσεως (Ομάδες 3-12):Δύο ή περισσότερες καταστάσεις οξείδωσης, που συνήθως διαφέρουν κατά μία. Για παράδειγμα, ο χαλκός σχηματίζει κατιόντα +1 και +2.
Οικογένεια βορίου (Ομάδα 13):+1 ή +3 κατιόντα
Οικογένεια άνθρακα (Ομάδα 14):-4 για άνθρακα, αλλά +2 μειώνονται στην ομάδα
Οικογένεια αζώτου (Ομάδα 15):+3 ή +5
Οικογένεια οξυγόνου (Ομάδα 16):-2 για το οξυγόνο, αλλά -2, +4, +6 μειώνονται στην ομάδα
Αλογόνα (Ομάδα 17):-1
Ευγενή αέρια (Ομάδα 8):0 (χωρίς φορτίο)

Dianions, Dications και Zwitterions

Υπάρχουν ειδικές ονομασίες για ορισμένους τύπους ιόντων. Ένα ιόν με φορτίο -2 είναι ένα ανιόν που ονομάζεται επίσης διανιον. Ένα ιόν με φορτίο +2 είναι ένα κατιόν που ονομάζεται επίσης ένδειξη. Ένα ουδέτερο μόριο που έχει μια περιοχή θετικού φορτίου και μια περιοχή αρνητικού φορτίου ονομάζεται αμφιτεριόν.

Αναφορές

Scerri, E. R. (2007). Ο περιοδικός πίνακας, η ιστορία και η σημασία του . Oxford University Press. ISBN 978-0-19-530573-9.