تعريف الكاتيون
يعرف الكاتيون (بالإنجليزية: Cation) بأنه ذرة أو مجموعة من الذرات التي تمتلك شحنة نهائية موجبة، فالمركبات الأيونية تتكون من أيونات موجبة وأخرى سالبة الشحنة، بحيث تشكل الأيونات الموجبة الكاتيونات التي تنجذب للأنيونات سالبة الشحنة وترتبط معًا مكونة المركبات الأيونية، وعادةً ما تتكون الكاتيونات من عناصر معدنية، في حين تتكون الأنيونات من عناصر غير معدنية.
تشمل العناصر القادرة على تكوين الكاتيونات عناصر المجموعتين الأولى والثانية بالإضافة إلى العناصر الانتقالية ، ودائمًا ما يرمز للكاتيون برمز العنصر الأصلي متبوعًا بإشارة موجبة مرتفعة يرافقها عدد يدل على عدد الإلكترونات المفقودة، مثل؛ Mg⁺²، ومن الممكن اتباع الرمز بعدد من الإشارات الموجبة للدلالة على عدد الإلكترونات المفقودة، مثل؛ ⁺⁺Mg، ومن الممكن عدم كتابة العدد إذا كان عدد الإلكترونات المفقودة يساوي 1.
كيفية تكون الكاتيون
يتكون الكاتيون نتيجة فقدان إلكترون واحد أو أكثر، وتعد الكاتيونات الأكثر شيوعًا هي تلك التي تفقد إلكترونات التكافؤ الخاصة بها، ففي الحالة الطبيعية يكون عدد ذرات البروتونات والإلكترونات في الذرة متساويًا، بحيث تكون الذرة متعادلة كهربائيًا وتمتلك شحنة نهائية تساوي صفر.
عادةً ما تكون الإلكترونات الموجودة في المدار الأخير للذرة ضعيفة الارتباط ومن السهل فقدانها، فعند فقدانها يصبح عدد البروتونات الموجبة في الذرة أكثر من عدد الإلكترونات السالبة، مما يعطي الأيون الناتج شحنة نهائية موجبة.
فعلى سبيل المثال؛ يمتلك معدن الصوديوم القلوي إلكترون تكافؤ واحد في مستوى الطاقة الثالث الخاص به، وعندما يفقد هذا الإلكترون فسيصبح تكوينه الإلكتروني كأحد عناصر الغازات النبيلة ، وفي حالة الصوديوم فإنه سيصبح مشابهًا لذرة النيون، الذي يمتلك في مداره الثاني 8 إلكترونات.
في الظروف الطبيعية لا تستطيع الذرة فقدان أكثر من 3 إلكترونات من مداراتها، وتتواجد الكاتيونات بأربعة أنواع حسب الشحنة التي تمتلكها كل منها:
- كاتيون أحادي الشحنة يفقد إلكترون واحد فقط.
- كاتيون ثنائي الشحنة يفقد إلكترونين اثنين.
- كاتيون ثلاثي الشحنة يفقد 3 إلكترونات.
- أيون ثنائي القطب ذو شحنة إجمالية متعادلة ولكنه يمتلك جزءًا يحمل شحنة موجبة وآخر يحمل شحنة سالبة.
تطبيقات وأمثلة على الكاتيون
سميت الكاتيونات بهذا الاسم لأنها تتحرك باتجاه القطب السالب المعروف باسم الكاثود في المجالات الكهربائية، وتلعب الكاتيونات دورًا أساسيًا في الحياة البشرية، إذ إن كاتيونات الصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم ضرورية في عمليات تنظيم ضغط الدم وانقباض العضلات، كما تدخل كاتيونات الكالسيوم في بناء العظام.
يستخدم كاتيون الصوديوم أيضًا في تطهير المياه، ويدخل في صناعة ملح الطعام (كلوريد الصوديوم) الذي يستخدم في الطعام والمواد الحافظة.
هنالك عدد كبير من الأمثلة على الكاتيونات، فيما يأتي أسماء ورموز بعضها:
⁺H₃O
⁺NH₄
⁺Ag
⁺Li.
Ca⁺²
⁺²(Hg₂)
Fe⁺²
Ba⁺².
Ca⁺².
Mg⁺².
Fe⁺³.
Al⁺³.
