Abgesehen von Edelgasen sind die Atome der meisten Elemente unter normalen Bedingungen instabil. Damit sie stabil werden, gewinnen oder verlieren sie ein oder mehrere Valenzelektronen und werden zu Ionen. Die Verstärkung oder der Verlust gibt den Ionen entweder eine positive oder eine negative Ladung. Die Ionen mit einer positiven Nettoladung werden Kationen genannt, während die negativ geladenen Ionen Anionen sind. Diese entgegengesetzten Ladungen, auch elektrostatische Anziehung genannt, führen oft zu Ionenbindungen zwischen den Atomen oder Molekülen. Ein hochgestelltes "-" ist das Zeichen, das nach der chemischen Formel verwendet wird, um negative Ladungen anzuzeigen, während das hochgestellte "+" das Symbol ist, das in der chemischen Formel verwendet wird, um eine positive Ladung zu zeigen. Beispiele für diese Indikationen sind Ammonium (NH4 +), Silber (Ag +), Sulfat (SO42-) und Hydroxide (OH-). Ein Beispiel für eine ionische Bindung zwischen Kalium (K +) und Chlor (Cl-) ist Kaliumchlorid (KCl).
Was bestimmt den Verlust oder Gewinn von Elektronen?
Ausgehend von der Position der Elemente auf dem Periodensystem bilden Alkali- und Alkalimetalle in den meisten Fällen Kationen. Auf der anderen Seite bilden die Halogene und viele andere Nichtmetalle Anionen. Die Alkalimetalle verlieren ein Elektron, Alkalimetalle verlieren zwei Elektronen, und das Aluminium und andere Elemente der dritten Gruppe verlieren drei Elektronen. Im Gegensatz dazu gewinnen Halogene ein Elektron; die Gruppe 6A-Elemente gewinnt zwei Elektronen, während die Gruppe 5A-Elemente drei Elektronen gewinnt. Entweder ein oder mehrere Atome und Moleküle können ein Anion bilden. Wenn das Anion von einem Atom gebildet wird, spricht man von einem monoatomaren Anion. Wenn es jedoch von zwei oder mehr Atomen oder Molekülen gebildet wird, ist es ein polyatomares Anion. Der Verlust von einem, zwei oder drei Elektronen führt zur Bildung von einwertigen, zweiwertigen und dreiwertigen Kationen.
Unterschiede zwischen einem Kation und einem Anion
Der erste Unterschied besteht darin, dass Anionen negative elektrische Ladungen haben, während die Kationen positive elektrische Ladungen haben. Zweitens bewegen sich Anionen während der Elektrolyse zur positiven Elektrode, die als Anode bezeichnet wird. Die Kationen wandern jedoch zu der als Kathode bezeichneten negativen Elektrode. Ein weiterer Unterschied zwischen den beiden Ionen besteht darin, dass Anionen mehr Elektronen als Protonen haben, während die Kationen mehr Protonen als Elektronen haben. Dann gibt es den Unterschied, der auf die Etymologie der Wörter zurückzuführen ist. Anion kommt von dem griechischen Wort "ano", was "aufwärts" bedeutet. Im Gegensatz dazu leitet das Kation seine Bedeutung von einem griechischen Wort "kata" ab, was "unten" bedeutet. Schließlich sind Anionen Nichtmetalle, während die Kationen Metalle sind.
Anwendung des Konzepts der Anionen und Kationen
Ionen leiten Elektrizität durch Flüssigkeiten oder Lösungen. Daher sind die Anionen und Kationen für das Phänomen des elektrischen Stromflusses in einer Trockenzelle verantwortlich. Der Strom fließt immer in Richtung der positiven Ladung. Auf der anderen Seite bewegt es sich in die entgegengesetzte Richtung der Strömung der negativen Ladungsträger. In einer Trockenzelle fließt Elektrizität aus der Kathode und fließt in die Anode. Die Kathode ist negativ geladen und zieht positive Ladungen an. Auf der anderen Seite ist die Anode positiv geladen und zieht nur die negative Ladung.
