Cationes: Definición y ejemplos

¿Qué es un catión?

¿Qué tienen en común una batería, su corazón y un suelo fértil? Respuesta: Todos estos requieren cationes para funcionar.

Pero seamos un poco más específicos. ¿Alguna vez ha tomado una bebida deportiva después de deshidratarse por la actividad física? Tal vez un entrenador, un profesor de gimnasia o incluso un comercial de bebidas deportivas le dijeron que consumir la bebida lo ayudaría a reemplazar sus electrolitos. Un electrolito es una solución que contiene iones. Y al beber esa bebida deportiva, has consumido cationes. Pero, ¿qué es un catión?

Un catión es un átomo con carga positiva. Como sabrá, un átomo es eléctricamente neutro. Esto se debe a que el número de protones y el número de electrones en un átomo son iguales y las cargas se equilibran. Cuando un átomo forma un catión al perder uno o más electrones, ahora tiene más protones , o partículas con carga positiva, que electrones o partículas con carga negativa.

Aquí puedes ver todo esto en acción. Cuando el sodio pierde un electrón, el catión resultante tiene una carga positiva neta +1. De manera similar, cuando el calcio pierde 2 electrones, el catión resultante tiene una carga positiva neta de +2.

Es útil saber que un átomo puede formar un ión cargado negativamente al ganar uno o más electrones, y estos se conocen como aniones . Una forma de recordar la diferencia entre un catión y un anión es decirse a sí mismo: “¡Me encantan los gatos!”

Identificación de átomos que forman cationes

Como se mencionó anteriormente, un catión se forma a partir de un átomo cuando el átomo pierde uno o más electrones. Los elementos que son metales forman cationes. En la tabla periódica, observe que los elementos metálicos están en el Grupo I, Grupo II y en los Grupos III-XII, los metales de transición.

Cómo se forman los cationes

Entonces, ¿por qué los átomos pierden electrones en primer lugar? Como sabrá por sus conocimientos previos sobre la estructura atómica, los electrones de los átomos se encuentran en las capas de electrones u orbitales . Cuando los átomos tienen menos de 8 electrones en sus capas más externas, tienden a formar enlaces químicos al perder, ganar o compartir electrones.

Los átomos del Grupo I de la tabla periódica tienen un electrón en su capa de electrones más externa. Para cumplir la regla del octeto, los átomos de este grupo cederán el electrón de la capa externa a un átomo no metálico que tiene 7 electrones en su capa más externa. La regla del octeto establece que los átomos son más estables cuando contienen 8 electrones en su capa más externa.

Cuando se pierden electrones de la capa más externa, también se pierde la capa más externa. El resultado es que la capa interior de la externa se convierte en la nueva capa más externa y contiene 8 electrones. El átomo ahora es estable.

Los átomos del Grupo II tienen 2 electrones en su capa más externa y formarán enlaces con átomos que tienen 6 electrones en sus capas más externas, o con 2 átomos que tienen un electrón cada uno en su capa más externa. Por ejemplo, la sal de carretera, el cloruro de calcio, se forma a partir de un átomo de calcio que se une con 2 átomos de cloro.

Tenga en cuenta que los átomos muy pequeños, como el hidrógeno y el litio, son estables cuando sus capas de electrones más externas contienen 2 electrones.

Cationes que interactúan con aniones

Los cationes y los aniones forman enlaces iónicos debido a la atracción entre ellos. Un catión cargado positivamente es atraído por un anión cargado negativamente porque los opuestos se atraen.

La siguiente imagen muestra cómo un catión y un anión interactúan para formar un enlace iónico. La sal de mesa, NaCl, se forma cuando el sodio cede su electrón más externo al cloro.

Importancia de los cationes

Hay varios cationes que son esenciales para el cuerpo humano. Estos incluyen Na +, K +, Ca2 + y Mg2 +. Estos iones realizan funciones tales como mantener el equilibrio hídrico en las células, conducir los impulsos nerviosos y mantener el funcionamiento adecuado de los músculos, incluido el corazón.

Los iones de magnesio y los iones de hierro juegan un papel esencial en algunos procesos biológicos importantes. Por ejemplo, la molécula de clorofila, necesaria para las reacciones ligeras de la fotosíntesis, contiene iones de magnesio. La proteína de transporte de oxígeno, la hemoglobina, contiene iones de hierro.

Los cationes también juegan un papel importante en el mantenimiento del valor nutritivo y la fertilidad de los suelos. La capacidad de intercambio de cationes de un suelo es un indicador de la capacidad del suelo para mantener un cierto nivel de cationes. Los suelos que tienen una alta capacidad de intercambio catiónico retienen cantidades suficientes de agua, tienen un pH relativamente estable y mantienen los nutrientes para el crecimiento de las plantas.

Además, los cationes son muy importantes en la conducción de la electricidad. Piense en todos los dispositivos que usa que contienen baterías. Los cationes comunes en las baterías son iones de litio, iones de níquel, iones de cadmio e iones de zinc. Estos permiten la conducción de electricidad en una solución electrolítica que contiene un ánodo y un cátodo.

Resumen de la lección

Revisemos. Un catión es un ion con carga positiva que se forma cuando un elemento metálico pierde uno o más electrones. El catión resultante tiene una carga positiva porque tiene una carga neta positiva debido a que tiene más protones cargados positivamente que electrones cargados negativamente en su estructura. Los átomos del Grupo I, Grupo II y Grupos III-XII forman cationes. Los enlaces iónicos se forman cuando los cationes y los aniones interactúan.

Los cationes son esenciales para muchos procesos celulares, como la conducción de impulsos nerviosos y el mantenimiento del equilibrio hídrico adecuado en células y tejidos. Los cationes también son importantes para conducir cargas eléctricas y para ayudar a mantener la fertilidad de los suelos.

Datos sobre los cationes

• Un catión se forma a partir de un átomo que pierde uno o más electrones.
• Los cationes y los aniones forman enlaces iónicos debido a la atracción entre ellos.
• Los cationes son esenciales para el cuerpo humano.
• Los cationes mantienen el valor nutritivo y la fertilidad de los suelos.

Los resultados del aprendizaje:

Asegúrese de que puede realizar las siguientes acciones una vez que haya visto y estudiado la lección sobre cationes:

• Interpretar la definición de cationes
• Reconocer los grupos que contienen los elementos que componen los cationes.
• Discutir la formación de cationes.
• Resalte las interacciones entre cationes y aniones.
• Comprender la importancia de los cationes.