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Un cation (du grec cata- : « en bas » et iôn : « qui va ») est un ion qui, ayant cédé un ou plusieurs électron(s), porte une ou plusieurs charge(s) électrique(s) positive(s) : à l’inverse d’un anion il contient moins d'électrons que de protons. On l'appelle ainsi car il est attiré, lors d'une électrolyse, par l'électrode négative, nommée cathode, de la même façon que les pôles de charges opposées des aimants s'attirent. Par exemple, l'ion sodium, noté Na+, est l'atome de sodium ayant perdu un électron.
En raison de la forte polarité de sa molécule, l'eau est un excellent solvant des ions. Le seul cation présent dans l'eau pure est l'ion oxonium (H3O+), usuellement et improprement nommé hydronium, formé par la solvatation du proton (H+) généré au cours de l'autoprotolyse. Les principaux cations inorganiques sont le calcium (Ca2+), le magnésium (Mg2+), le sodium (Na+), le potassium (K+) et l'ammonium (NH4+).
En fonction du nombre de charges électriques, on distingue les cations monovalents, divalents, trivalents, etc. Les cations monovalents sont ceux des métaux alcalins (lithium, sodium, potassium, rubidium...) ; les métaux alcalino-terreux (béryllium, magnésium, calcium, strontium...) donnent des cations divalents ; les métaux de transition peuvent donner des cations mono-, di-, tri-, tétra-, pentavalents. Par exemple, le fer peut perdre deux ou trois électrons (Fe2+ et Fe3+).
L'ion peut être monoatomique, tel l'ion cuivreux (Cu+), ou polyatomique, tel l'ion ammonium (NH4+). Il peut être inorganique, comme les ions cités précédemment, ou organique, comme l'ion pyridinium.
| Nom | Formule |
|---|---|
| Aluminium | Al3+ |
| Americium | Am3+ |
| Ammonium | NH4+ |
| Argent | Ag+ |
| Argent (diammino) | Ag(NH3)2+ |
| Baryum | Ba2+ |
| Béryllium | Be2+ |
| Cadmium | Cd2+ |
| Calcium | Ca2+ |
| Césium | Cs+ |
| Chrome | Cr3+ |
| Cobalt(II) | Co2+ |
| Cobalt(III) | Co3+ |
| Cuivre(I) | Cu+ |
| Cuivre(II) | Cu2+ |
| Étain(II) | Sn2+ |
| Étain(IV) | Sn4+ |
| Fer(II) | Fe2+ |
| Fer(III) | Fe3+ |
| Hydronium/Oxonium | H3O+ |
| Lithium | Li+ |
| Magnésium | Mg2+ |
| Manganèse(II) | Mn2+ |
| Manganèse(IV) | Mn4+ |
| Mercure(I) | Hg+ |
| Mercure(II) | Hg2+ |
| Méthanium (carbocation) | CH5+ |
| Méthylium (carbocation) | CH3+ |
| Nickel | Ni2+ |
| Nitronium (oxycation) | NO2+ |
| Nitrosium (oxycation) | NO+ |
| Or(III) | Au3+ |
| Potassium | K+ |
| Plomb | Pb2+ |
| Proton | H+ |
| Sodium | Na+ |
| Strontium | Sr2+ |
| Uranium(III) | U3+ |
| Uranium(IV) | U4+ |
| Uranyle (oxycation) | UO22+ |
| Zinc | Zn2+ |
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