I cationi sono ioni carichi positivamente che si formano quando un atomo perde uno o più elettroni durante una reazione chimica. Per capire cosa significa, è utile rivedere alcune informazioni di base sulla chimica. Capire cos’è un atomo, qualcosa sulla struttura e le proprietà atomiche, e poi cosa succede durante una reazione chimica, forniscono uno sfondo importante.
Tutto sulla Terra è composto di materia, che a sua volta è fatta di atomi. Gli atomi sono estremamente piccoli e possono essere osservati solo con apparecchiature scientifiche specializzate. Tutti gli atomi sono composti da tre particelle principali: protoni, neutroni ed elettroni. Il numero di queste particelle in ogni atomo è ciò che rende gli elementi diversi l’uno dall’altro. Determina anche le loro proprietà chimiche o il modo in cui gli atomi agiscono in condizioni diverse.
I protoni hanno una carica elettrica positiva, i neutroni non hanno carica e gli elettroni sono caricati negativamente. Il nucleo dell’atomo è costituito da protoni e neutroni uniti tra loro, che costituisce quasi tutto il peso dell’atomo. Gli elettroni girano intorno al nucleo in orbitali o livelli di energia. Queste particelle sono importanti perché il modo in cui sono disposte attorno al nucleo determina le proprietà di un atomo, se è incline a guadagnare o perdere elettroni.
Gli atomi vogliono che i loro livelli energetici siano pieni di elettroni, e per farlo cederanno o prenderanno elettroni da altri atomi. Questo è ciò che accade durante una reazione chimica. Quando un atomo perde o acquista elettroni durante una reazione, diventa uno ione.
Un catione si forma quando un atomo perde elettroni durante una reazione chimica. Ha una carica elettrica positiva, perché ha più protoni che elettroni e sarà attratto dagli anioni, che hanno cariche negative.
Le cariche positive e negative si attraggono, quindi ioni diversi possono essere tenuti insieme da legami ionici e formare molecole. Il sale da cucina è un esempio di un composto tenuto insieme da un legame ionico tra cationi e anioni. Il sale si forma quando gli ioni di sodio positivi si uniscono agli ioni di cloro negativi. Questo composto è molto stabile quando è seduto sul tavolo, ma il legame ionico si rompe facilmente quando viene aggiunta acqua. Il sale si dissolve in acqua perché l’acqua rompe il legame ionico tra il sodio e il cloro.
Gli ioni sono indicati con un apice che indica se la carica elettrica netta è positiva (segno più) o negativa (segno meno) e il numero di elettroni guadagnati o persi. Esistono molti cationi comuni, che possono essere composti da uno o più elementi tenuti insieme da legami chimici. I metalli comuni alluminio e rame sono semplici esempi.