als een atoom of atomen een evenwichtig aantal elektronen (negatieve lading) en protonen (positieve lading) heeft, zijn ze over het geheel genomen neutraal. Als ze echter niet in evenwicht zijn, worden ze in rekening gebracht. Deze geladen soorten worden ionen genoemd.
Wat is een kation?
Een kation heeft meer protonen dan elektronen, waardoor het een netto positieve lading krijgt. Om een kation te vormen, moeten een of meer elektronen verloren gaan, meestal weg getrokken door atomen met een sterkere affiniteit voor hen., Het aantal verloren elektronen, en dus de lading van het ion, wordt aangegeven na het chemische symbool, bijvoorbeeld zilver (Ag) verliest een elektron om Ag+ te worden, terwijl zink (Zn) verliest twee elektronen om Zn2+te worden.
Wat is een anion?
Een anion heeft meer elektronen dan protonen, waardoor het een netto negatieve lading heeft. Om een anion te vormen, moet een of meer elektronen worden verkregen, typisch getrokken uit andere atomen met een zwakkere affiniteit voor hen. Het aantal gewonnen elektronen, en dus de lading van het ion, wordt aangegeven na het chemische symbool, bijv., chloor (Cl) verkrijgt één elektron om Cl-te worden, terwijl zuurstof (O) twee elektronen verkrijgt om O2-te worden.
kation vs anion grafiek
De belangrijkste verschillen tussen kationen en anionen zijn samengevat in onderstaande tabel.
metallische atomen houden sommige van hun elektronen relatief los. Daardoor verliezen ze elektronen en vormen ze kationen. Omgekeerd trekken de meeste niet-metalen atomen sterker elektronen aan dan metalen atomen, en krijgen zo elektronen om anionen te vormen., Daarom, wanneer atomen van een metallisch en een niet-metallisch element combineren, hebben de niet-metallische atomen de neiging om een of meer elektronen weg te trekken van de metallische atomen om ionen te vormen. Deze tegenovergesteld geladen ionen trekken dan een andere aan om ionenbindingen te vormen en ionverbindingen zonder totale nettolast te produceren. Voorbeelden hiervan zijn calciumchloride (CaCl2), kaliumjodide (KI) en magnesiumoxide (MgO).
kation Versus anion periodiek systeem
Het kan mogelijk zijn om te voorspellen of een atoom een kation of een anion zal vormen op basis van zijn positie op het periodiek systeem., Halogenen vormen altijd anionen, alkalimetalen en aardalkalimetalen vormen altijd kationen. De meeste andere metalen vormen kationen (bijvoorbeeld ijzer, zilver, nikkel), terwijl de meeste andere niet-metalen meestal anionen vormen (bijvoorbeeld zuurstof, koolstof, zwavel). Sommige elementen zijn echter in staat om zowel kationen als anionen te vormen onder de juiste omstandigheden. Een voorbeeld hiervan is waterstof, dat een elektron kan winnen (H-) of verliezen (H+), waardoor hydride-verbindingen zoals ZnH2 (waar het een anion is) en hydro-verbindingen zoals H2O (waar het een kation is) ontstaan.,
elementen in Groep 18 van het periodiek systeem – de “edelgassen”, hebben de neiging geen ionen te vormen vanwege de opstelling van hun elektronen waardoor ze over het algemeen niet reactief zijn.
kation vs aniongrootte
kationen en anionen komen in vele maten voor in het periodiek systeem, zoals te zien is in deze video.
gebruikmakend van ionische eigenschappen
ionische eigenschappen kunnen door chemici voor verschillende doeleinden worden benut., Ion-exchange chromatography bijvoorbeeld baseert zich op de affiniteit van de molecules die voor de stationaire fase worden gescheiden op hun ladingseigenschappen worden gebaseerd om scheiding toe te laten.
ionische eigenschappen staan ook centraal in de functie van batterijen. Batterijen hebben twee elektroden gemaakt van geleidend materiaal, de kathode dat is het positieve einde waar de elektrische stroom verlaat / elektronen invoeren, en de anode waar de elektrische stroom binnenkomt/ elektronen verlaten. Tussen de elektroden is een elektrolyt vloeistof of gel die geladen deeltjes – ionen bevat., Als deze Ionische stof reageert met de elektroden genereert het elektrische stroom. Bij éénmalig gebruik, droge celbatterijen, wordt zink algemeen gebruikt als anode terwijl mangaandioxide een populaire keuze voor de elektrolyt kathode is. De zinkanode fungeert ook als container van de batterij in zink-koolstofbatterijen, zodat het oxideert tijdens gebruik, kan de inhoud na verloop van tijd gaan lekken.
Een droge zink-koolstofbatterij (links) en alkalinebatterij (rechts).,
In oplaadbare batterijen, zoals veel lithium-ion-batterijen, is dit chemische proces omkeerbaar en is de interne structuur verschillend waardoor de batterijen kunnen worden opgeladen.