Catione: differenze tra le versioni

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==Descrizione==

Questo termine fu introdotto da [[Michael Faraday|Faraday]] in riferimento alle [[specie chimica|specie chimiche]] che si dirigono verso il [[catodo]] durante l'[[elettrolisi]]. Faraday non aveva però un'idea chiara sulla natura di queste particelle. Si dovette aspettare la fine del secolo XIX perché [[Svante Arrhenius|Arrhenius]] nella sua tesi di dottorato formulasse il concetto in maniera più compiuta. Egli suppose che alcuni composti chimici (che oggi chiamiamo ionici), per esempio il [[cloruro di sodio]], dissolvendosi in acqua si scindano in particelle cariche positivamente (i cationi appunto) e negativamente (gli [[anioni]]). Questa ipotesi era in accordo con i dati sperimentali disponibili al tempo (per esempio [[Conduttività elettrica|conduttività]] e [[pressione osmotica]] delle soluzioni e anomalie della [[legge di Raoult]]), ma non fu sufficiente per farla accettare immediatamente.

In seguito, con lo sviluppo della teoria atomica si giunse a una comprensione completamente soddisfacente del concetto di catione (e di ione in generale): ''i cationi sono specie chimiche in cui il numero dei [[protone|protoni]] presenti è maggiore di quello degli [[elettrone|elettroni]]''.

SonSono dunque cationi il protone isolato H<supchem>H+</supchem>, le [[particellaParticella alfaα|particelle alfa]] ⁴He<supchem>^4He^2+</supchem>, gli ioni sodio Na<supchem>Na+</supchem>, quelli ammonio NH₄<supchem>NH4^+</supchem>, ecc.

I cationi liberi si trovano in quantità significative nelle corone stellari, dove la temperatura è sufficientemente elevata per ionizzare gli atomi. I loro spettri di assorbimento e di fluorescenza sono rilevabili dalla Terra e differiscono da quelli dei rispettivi atomi. Questo fatto creò inizialmente confusione, alcuni astronomi ritennero di aver scoperto nuovi elementi, uno di questi fu chiamato [[coronio]]. Le discussioni in proposito proseguirono per diversi anni prima di venire a capo della questione.

Si possono produrre cationi in fase gassosa fornendo agli atomi o alle molecole energia superiore alla loro [[energia di ionizzazione]], per esempio sottoponendoli a radiazione elettromagnetica di frequenza sufficientemente elevata, a fasci di elettroni, a un [[campo elettrico]] sufficientemente intenso, ecc.

energia superiore alla loro [[energia di ionizzazione]], per esempio sottoponendoli a radiazione elettromagnetica di frequenza sufficientemente elevata, a fasci di elettroni, a un [[campo elettrico]] sufficientemente intenso, ecc.

La [[ionizzazione]] è il processo su cui si basa la [[spettroscopia fotoelettronica]] una tecnica d'indagine della materia molto potente.

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Molto più semplice è la produzione di cationi in soluzione. Come aveva già intuito Arrhenius, la dissoluzione di numerosi sali avviene secondo lo schema:

:<chem>AnBm(s) -> nAm+(aq) + mBn-(aq)</chem>

:A_nB_m(s) → nA^m+(sol) + mBⁿ⁻(sol)

Nel caso per esempio del [[solfato di sodio]] in acqua, si ha:

:Na₂SO<sub>4</subchem>Na2SO4(s) →-> 2Na⁺(aq) + SO<sub>4SO4^{2-}(aq)</subchem>²⁻(aq)

''<chem>(aq)''</chem> e ''<chem>(sol)''</chem> stanno a indicare che gli ioni in soluzione sono solvatati, ossia sono coordinati dalle molecole del solvente. È questa interazione la forza motrice della dissoluzione. Tipicamente solo quei solventi che hanno una [[costante dielettrica]] elevata sono in grado di favorire la dissoluzione di composti ionici. Soddisfano questo requisito l'[[acqua]], il [[fluoruro di idrogeno]], l'[[acido solforico]], la [[formammide]], etcecc.<br />

È però possibile promuovere la formazione di cationi in numerosi altri solventi sfruttando interazioni specifiche, per esempio l'[[effetto macrociclo]].<br />

Queste tematiche sono il campo tradizionale di interesse della [[chimica di coordinazione]].

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