Kationen sind positiv geladene Ionen, die entstehen, wenn ein Atom bei einer chemischen Reaktion ein oder mehrere Elektronen verliert. Um zu verstehen, was dies bedeutet, ist es hilfreich, einige grundlegende Informationen über die Chemie zu lesen. Zu verstehen, was ein Atom ist, etwas über atomare Struktur und Eigenschaften und dann, was während einer chemischen Reaktion passiert, bieten einen wichtigen Hintergrund.
Alles auf der Erde besteht aus Materie, die wiederum aus Atomen besteht. Atome sind extrem klein und können nur mit speziellen wissenschaftlichen Geräten beobachtet werden. Alle Atome bestehen aus drei Hauptteilchen: Protonen, Neutronen und Elektronen. Die Anzahl dieser Teilchen in jedem Atom unterscheidet die Elemente voneinander. Es bestimmt auch ihre chemischen Eigenschaften oder wie sich Atome unter verschiedenen Bedingungen verhalten.
Protonen tragen eine positive elektrische Ladung, Neutronen tragen keine Ladung und Elektronen sind negativ geladen. Der Atomkern besteht aus miteinander verbundenen Protonen und Neutronen, die fast das gesamte Gewicht des Atoms ausmachen. Elektronen kreisen in Orbitalen oder Energieniveaus um den Kern. Diese Teilchen sind wichtig, weil die Art und Weise, wie sie um den Kern angeordnet sind, die Eigenschaften eines Atoms bestimmt – ob es dazu neigt, Elektronen aufzunehmen oder zu verlieren.
Atome wollen ihre Energieniveaus bis zur Kapazitätsgrenze mit Elektronen füllen und geben dafür Elektronen von anderen Atomen ab oder nehmen sie auf. Dies geschieht während einer chemischen Reaktion. Wenn ein Atom während einer Reaktion Elektronen verliert oder aufnimmt, wird es zu einem Ion.
Ein Kation entsteht, wenn ein Atom bei einer chemischen Reaktion Elektronen verliert. Es hat eine positive elektrische Ladung, weil es mehr Protonen als Elektronen hat, und wird von Anionen mit negativer Ladung angezogen.
Positive und negative Ladungen ziehen sich an, sodass verschiedene Ionen durch Ionenbindungen zusammengehalten werden und Moleküle bilden können. Tafelsalz ist ein Beispiel für eine Verbindung, die durch eine ionische Bindung zwischen Kationen und Anionen zusammengehalten wird. Salz entsteht, wenn positive Natriumionen mit negativen Chlorionen zusammentreffen. Diese Verbindung ist sehr stabil, wenn sie auf dem Tisch steht, aber die Ionenbindung bricht leicht, wenn Wasser hinzugefügt wird. Salz löst sich in Wasser auf, weil Wasser die Ionenbindung zwischen Natrium und Chlor bricht.
Ionen sind mit einem hochgestellten Zeichen gekennzeichnet, das angibt, ob die elektrische Nettoladung positiv (ein Pluszeichen) oder negativ (ein Minuszeichen) ist und die Anzahl der gewonnenen oder verlorenen Elektronen. Es gibt viele gemeinsame Kationen, die aus einem oder mehreren Elementen bestehen können, die durch chemische Bindungen zusammengehalten werden. Die gängigen Metalle Aluminium und Kupfer sind einfache Beispiele.