Se un atomo, o atomi, ha un numero bilanciato di elettroni (carica negativa) e protoni (carica positiva) sono neutrali nel complesso. Tuttavia, se non sono bilanciati, verranno addebitati. Queste specie cariche sono chiamate ioni.
Che cos’è un catione?
Un catione ha più protoni che elettroni, di conseguenza dandogli una carica positiva netta. Perché un catione si formi, uno o più elettroni devono essere persi, tipicamente tirati via da atomi con una maggiore affinità per loro., Il numero di elettroni persi, e quindi la carica dello ion, è indicato dopo il simbolo chimico, ad esempio l’argento (Ag) perde un elettrone per diventare Ag+, mentre lo zinco (Zn) perde due elettroni per diventare Zn2+.
Che cos’è un anione?
Un anione ha più elettroni che protoni, di conseguenza dandogli una carica negativa netta. Affinché un anione si formi, è necessario acquisire uno o più elettroni, tipicamente allontanati da altri atomi con un’affinità più debole per loro. Il numero di elettroni guadagnati, e quindi la carica dello ion, è indicato dopo il simbolo chimico, ad esempio, il cloro (Cl) guadagna un elettrone per diventare Cl-, mentre l’ossigeno (O) guadagna due elettroni per diventare O2-.
Cation vs anion chart
Le principali differenze tra cationi e anioni sono riassunte nella tabella seguente.
Gli atomi metallici trattengono alcuni dei loro elettroni relativamente liberamente. Di conseguenza, tendono a perdere elettroni e formare cationi. Al contrario, la maggior parte degli atomi non metallici attraggono gli elettroni più fortemente degli atomi metallici, e quindi guadagnano elettroni per formare anioni., Pertanto, quando gli atomi di un elemento metallico e un elemento non metallico si combinano, gli atomi non metallici tendono a disegnare uno o più elettroni dagli atomi metallici per formare ioni. Questi ioni caricati in modo opposto si attraggono quindi l’un l’altro per formare legami ionici e produrre composti ionici senza alcuna carica netta complessiva. Esempi includono cloruro di calcio (CaCl2), ioduro di potassio (KI) e ossido di magnesio (MgO).
Catione vs anione tavola periodica
Può essere possibile prevedere se un atomo formerà un catione o un anione in base alla sua posizione sulla tavola periodica., Gli alogeni formano sempre anioni, i metalli alcalini e i metalli alcalino-terrosi formano sempre cationi. La maggior parte degli altri metalli forma cationi (ad esempio ferro, argento, nichel), mentre la maggior parte degli altri non metalli in genere formano anioni (ad esempio ossigeno, carbonio, zolfo). Tuttavia, alcuni elementi sono in grado di formare sia cationi che anioni date le giuste condizioni. Un esempio è l’idrogeno, che può guadagnare (H-) o perdere (H+) un elettrone, formando composti idruri come ZnH2 (dove è un anione) e composti idroni come H2O (dove è un catione).,
Gli elementi del gruppo 18 della tavola periodica – i “gas nobili”, tendono a non formare ioni a causa della disposizione dei loro elettroni che li rende generalmente non reattivi.
Cation vs anion size
Cationi e anioni sono disponibili in molte dimensioni attraverso la tavola periodica, come si vede in questo video.
Utilizzando le proprietà ioniche
Le proprietà ioniche possono essere sfruttate dai chimici per una serie di scopi., La cromatografia a scambio ionico, ad esempio, si basa sull’affinità delle molecole separate per la fase stazionaria in base alle loro proprietà di carica per consentire la separazione.
Anche le proprietà ioniche sono fondamentali per la funzione delle batterie. Le batterie hanno due elettrodi fatti di materiale conduttivo, il catodo che è l’estremità positiva in cui la corrente elettrica lascia / elettroni entrano, e l’anodo in cui la corrente elettrica entra/ elettroni lasciano. Tra gli elettrodi c’è un liquido elettrolitico o un gel che contiene particelle cariche-ioni., Poiché questa sostanza ionica reagisce con gli elettrodi genera corrente elettrica. Nelle batterie monouso, a secco, lo zinco è comunemente usato come anodo mentre il biossido di manganese è una scelta popolare per il catodo elettrolitico. L’anodo di zinco agisce anche come contenitore della batteria in batterie zinco-carbonio in modo che si ossida durante l’uso, il contenuto può iniziare a perdere nel tempo.
Una batteria a secco zinco-carbonio (a sinistra) e una batteria alcalina (a destra).,
Nelle batterie ricaricabili, come molte batterie agli ioni di litio, questo processo chimico è reversibile e la struttura interna diversa che consente di ricaricare le batterie.