Anione e catione possono sembrare i nomi di due dei dell’Olimpo ma in realtà nell’ambiente chimico vengono identificati come gruppi di atomi o singoli atomi che presentano una o più cariche negative di elettroni (anioni) oppure una o più cariche positive di elettroni (cationi).
Proprietà dell’anione
Come abbiamo accennato all’inizio, un anione che presenta uno o più elettroni di carica negativa, prende il nome di ione negativo. Quando subisce l’azione di un campo elettrico si sposta al cosiddetto anodo, ovvero l’elettrodo sul quale avviene il processo di ossidazione che ad esempio in una batteria avviene spontaneamente producendo elettroni di carica negativa. A seconda della disposizione degli elettroni legati, ovvero al loro comportamento attorno al nucleo di un atomo, e al processo subìto che genera ioni a causa della rimozione o aggiunta di elettroni partendo da una molecola neutra, si possono avere ioni con una o molteplici cariche negative. Questi prendono il nome di: monovalenti, bivalenti e polivalenti.
Facciamo un esempio. Se consideriamo un atomo composto da: sei cariche positive (+) e sei cariche negative (–), noteremo che l’atomo è neutro in quanto possiede lo stesso numero di cariche positive e negative. Se l’atomo acquista un elettrone, il numero degli elettroni aumenta a sette, mentre quello dei protoni resta invariato (sei). Questo fa sì che l’atomo assuma una carica negativa prendendo il nome di anione. Un atomo o un insieme di elettroni possono perdere elettroni senza mai perdere protoni.
Per un atomo neutro il numero degli elettroni è uguale al numero dei protoni, invece il numero dei segni – indica il numero di elettroni acquistati dall’anione. La carica negativa negli anioni è rappresentata dalla presenza di uno o più segni (–) apposti come apice al simbolo chimico dell’elemento es. Cl– o alla formula chimica dell’insieme di atomi es. SO42- . L’esistenza di segni – indica il numero di acquisti di elettroni: es. SO42- (un anione con due cariche negative).
Storia e proprietà del catione
Il termine catione venne coniato dal chimico fisico britannico Faraday, che non aveva ancora ben delineata la natura di queste particelle. Sarà solo nel XIX secolo, grazie al chimico fisico svedese Arrhenius che il concetto prese forma in modo più preciso. Nella sua tesi di dottorato suppose che i componenti chimici, oggi conosciuti come ionici, sciogliendosi in acqua si dividono in particelle cariche positivamente (cationi) e negativamente (anioni).
Solo dopo con il perfezionamento della teoria atomica si arrivò alla conclusione che nei cationi il numero dei protoni risulta essere maggiore di quello degli elettroni. Pertanto se consideriamo ad esempio un atomo che possiede sette cariche positive e sette cariche negative, questo può dirsi neutro. Se l’atomo perde un elettrone la sua struttura sarà composta da sette cariche positive e sei cariche negative, quindi l’atomo assumerà una carica positiva diventando così un catione. Un atomo o un insieme di atomi, non possono mai perdere protoni.
La carica positiva nei cationi è rappresentata da uno o più segni (+) apposti come apice al simbolo chimico dell’elemento (es. Na+) o alla formula chimica dell’insieme di atomi (es. NH4+). La presenza di uno o più segni + indica il numero degli elettroni persi: es. Ca2+ (un catione con due cariche positive).