Tranne che per i gas nobili, gli atomi della maggior parte degli elementi sono instabili in condizioni normali. Affinché diventino stabili, guadagnano o perdono uno o più elettroni di valenza e diventano ioni. Il guadagno o la perdita conferiscono agli ioni una carica positiva o negativa. Gli ioni con carica positiva netta sono chiamati cationi mentre quelli con carica negativa netta sono anioni. Queste cariche opposte, chiamate anche attrazione elettrostatica, spesso si traducono in legami ionici tra gli atomi o le molecole. Un apice "-" è il segno usato dopo la formula chimica per indicare cariche negative mentre l'apice "+" è il simbolo usato sulla formula chimica per mostrare una carica positiva. Esempi di queste indicazioni sono ammonio (NH4 +), argento (Ag +), solfato (SO42-) e idrossido (OH-). Un esempio di legame ionico tra il potassio (K +) e il cloro (Cl-) è il cloruro di potassio (KCl).
Cosa determina la perdita o il guadagno di elettroni?
Sulla base della posizione degli elementi sulla tavola periodica, i metalli alcalini e alcalini nella maggior parte dei casi formano cationi. D'altra parte, gli alogeni e molti altri non metalli formano anioni. I metalli alcalini perdono un elettrone, i metalli alcalini perdono due elettroni e l'alluminio e altri tre elementi del gruppo perdono tre elettroni. Al contrario, gli alogeni ottengono un elettrone; gli elementi del gruppo 6A ottengono due elettroni mentre gli elementi del gruppo 5A ottengono tre elettroni. Uno o più atomi e molecole possono formare un anione. Se l'anione è formato da un atomo, è chiamato anione monoatomico. Tuttavia, quando è formato da due o più atomi o molecole, allora è un anione poliatomico. La perdita di uno, due o tre elettroni porta alla formazione rispettivamente di cationi monovalenti, bivalenti e trivalenti.
Differenze tra un catione e un anione
La prima differenza è che gli anioni posseggono cariche elettriche negative mentre i cationi hanno cariche elettriche positive. In secondo luogo, durante l'elettrolisi, gli anioni si spostano sull'elettrodo positivo che viene chiamato anodo. Tuttavia, i cationi migrano verso l'elettrodo negativo chiamato catodo. Un'altra differenza tra i due ioni è che gli anioni hanno più elettroni dei protoni mentre i cationi hanno più protoni che elettroni. Poi c'è la differenza che deriva dall'etimologia delle parole. L'anione deriva dalla parola greca "ano" che significa "su". Al contrario, il catione deriva il suo significato da una parola greca "kata" che significa "giù". Infine, gli anioni sono non-metalli mentre i cationi sono metalli.
Applicazione del concetto di anioni e cationi
Gli ioni conducono l'elettricità attraverso liquidi o soluzioni. Quindi gli anioni e i cationi sono responsabili del fenomeno del flusso di corrente elettrica in una cella a secco. La corrente scorrerà sempre verso la direzione della carica positiva. D'altra parte, si sposta nella direzione opposta del flusso dei portatori di carica negativi. In una cella a secco, l'elettricità fuoriesce dal catodo e fluisce nell'anodo. Il catodo è caricato negativamente, attraendo cariche positive. D'altra parte, l'anodo è caricato positivamente disegnando solo la carica negativa.
