EinKation [ˈkati̯oːn] (sprich: Kat-ion; vonaltgriechischκατἰόνkatión, deutsch‚das Hinuntergehende‘,Partizip Präsens AktivNeutrum zualtgriechischκατἰέναιkatiénai, deutsch‚hinuntergehen‘)^[1] ist einpositiv geladenesIon. Da sich positiv geladene Ionen bei einerElektrolyse stets zurKathode bewegen, wurde für sie der NameKationen gewählt.

Diese entstehen ausAtomen oderMolekülen durch Abgabe vonElektronen oder Aufnahme von Wasserstoff-Ionen H⁺ (Protonen).

Salze sind immer aus Kationen undAnionen zusammengesetzt.

Der Austausch zwischen verschiedenwertigen Kationen wird durch dieGapon-Gleichung beschrieben. Zum chemischenNachweis von Kationen werden moderne Laborgeräte aus der instrumentellenAnalytik oder auch nur einfacheKationennachweise im Reagenzglas eingesetzt.

Metallionen sind einfache Kationen, die sich ausMetallatomen durch Elektronenabgabe (Oxidation) bilden.

Beispiele von Metallionen, nach ihrerWertigkeit geordnet:

• einwertig (monovalent):K⁺,Na⁺,Li⁺,Cu⁺
• zweiwertig (divalent):Mg²⁺,Ca²⁺,Ba²⁺,Cu²⁺,Fe²⁺,Zn²⁺
• dreiwertig (trivalent):Al³⁺,Fe³⁺
• vierwertig (tetravalent):Pb⁴⁺

Einige Metallionen wie Eisen-, Zink- oder Kupferionen haben alsSpurenelemente in derBiologie eine Bedeutung. Sie sind beispielsweiseKofaktoren beiMetalloenzymen.

Beispiele für zusammengesetzte Kationen (Molekülkationen):

• NH₄⁺ (Ammonium-Ion)
• H₃O⁺ (Oxonium-Ion)
• [NO]⁺ (Nitrosyl-Kation)

Tetramethylammoniumchlorid {N[CH₃]₄⁺ Cl⁻} undTriethylamin-Hydrochlorid {HN[C₂H₅]₃⁺ Cl⁻} sind Beispiele für organische Ammonium-Salze, bei denen das Stickstoffatom ebenfalls vier Bindungspartner hat, diese jedoch organische Reste oder teils auch Wasserstoffatome sind, wie in Hydrochloriden,Hydrobromiden oderHydroiodiden.

• Na → Na⁺ + 1e⁻

Aus dem Natrium-Atom entsteht durch Abgabe eines Elektrons ein einfach positiv geladenes Natriumion. Dadurch, dass eine negative Ladung im Atom weniger vorhanden ist, überwiegt die positive Ladung.

• Mg → Mg²⁺ + 2e⁻

Durch Abgabe von zwei Elektronen entsteht aus einem Magnesium-Atom ein zweifach positiv geladenes Magnesiumion.

• Al → Al³⁺+ 3e⁻

Das Aluminiumatom wird nach Abgabe von 3 Elektronen zu einem dreifach positiv geladenen Aluminiumion.

Die Ladung der Metall-Ionen ergibt sich aus derElektronenkonfiguration (Verteilung der Elektronen in der Atomhülle). Die Abgabe von Elektronen hat das Ziel, gleich viele Elektronen wie einEdelgas zu erreichen (Edelgaskonfiguration). Die Anzahl der abzugebenden Elektronen richtet sich nach der Anzahl derAußenelektronen, die sich imPeriodensystem für dieHauptgruppenelemente aus deren Hauptgruppennummer ablesen lässt.

In wässrigen Lösungen liegen Metallkationen entwederhydratisiert vor oder sie bilden je nachpH-Wert und Art der Metallkationen und Ladungszahl Hydroxokomplexe bzw. Isopolyoxokationen mit der allgemeinenFormel [M_xO_u(OH)_v(H₂O)_w]ⁿ⁺, wobei nicht alleLigandenarten (H₂O, OH⁻, O²⁻) gebunden werden müssen. Kationen mit kleinerer Ladungszahl bilden bevorzugt Aqua- (veraltet Aquo-) und Hydroxokomplexe, Kationen mit einer höheren Ladungszahl bilden bevorzugt Oxokomplexe. Mehrere Metallkationen imKomplex sind über Sauerstoffbrücken gebunden. Bei einem hohen pH-Wert können diese Komplexe zuHydroxiden reagieren, die aus der Lösung ausfallen, oder sie bilden negativ geladene Hydroxokomplexe (BeispielAluminate).

• A. F. Holleman,E. Wiberg,N. Wiberg:Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 91.–100., verbesserte und stark erweiterte Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 1985,ISBN 3-11-007511-3.
• Hans Rudolf Christen:Grundlagen der allgemeinen und anorganischen Chemie. 8. Auflage. Otto Salle Verlag, Frankfurt am Main/Berlin/München 1985,ISBN 3-7935-5394-9.
• K.H. Tytko:Isopolyoxokationen – Metallkationen in wässriger Lösung,Chemie in unserer Zeit, 13. Jahrg. 1979, S. 184–194,ISSN 0009-2851.

1. ↑Wilhelm Pape, Max Sengebusch (Bearb.):Handwörterbuch der griechischen Sprache. 3. Auflage, 6. Abdruck. Vieweg & Sohn, Braunschweig 1914 (zeno.org [abgerufen am 6. März 2019] ; beachte: hier ist wie in altgriechischen Wörterbüchern üblich nicht der Infinitiv, sondern die 1. Person Singular Präsens Aktivaltgriechischκάτειμιkáteimi, deutsch‚ich gehe hinunter‘ angegeben). 

• Atomphysik
• Ion

• Wikipedia:Beobachtung/Vorlage:Holleman-Wiberg/Startseite fehlt