Kationien

Kationen sind positiv geladene Ionen, die durch den Elektronenverlust eines Atoms oder Moleküls entstehen. In Lösungen balancieren sie die negative Ladung der Anionen, und in elektrochemischen Systemen wandern sie zum Kathodenpol. Kationen können einatomig sein, wie Na+, K+, Ca2+, Fe3+, oder auch mehratomig/polyatomisch, etwa Ammonium NH4+ oder Hydronium H3O+.

Die Ladung eines Kations reicht von +1 über +2 bis zu höheren Werten wie +3 oder +4, abhängig von der Elektronenkonfiguration des Elements. Größe, Ladung und Hydratationsenergie beeinflussen Reaktivität, Löslichkeit und Koordination. In wässrigen Lösungen liegen Kationen typischerweise hydratisiert vor. Übergangsmetallkationen zeigen oft variable Ladungen und komplexbildende Eigenschaften.

Kationen kommen in Salzen und Mineralien vor und spielen in vielen Bereichen eine zentrale Rolle. In der Biologie sind Natrium-, Kalium-, Kalzium- und Magnesiumionen essenziell für Osmose, Nervensystem und Muskelkontraktion sowie als Cofaktoren bei Enzymen. In der Geochemie beeinflussen Kationen den Ionenaustausch in Tonmineralien und damit die Boden- und Wasserchemie.

Anwendungen finden sich in der Elektrochemie (Batterien, Elektrolyse), in der Landwirtschaft (Nährstoffe in Düngemitteln), in der Wasseraufbereitung und in der analytischen Chemie (Ionendetektion und -bestimmung, Beispielsweise Flammenfarbtests oder Ionenchromatographie).