Katjoner är positivt laddade joner som bildas när en atom förlorar en eller flera elektroner under en kemisk reaktion. För att förstå vad detta betyder är det bra att granska lite grundläggande information om kemi. Att förstå vad en atom är, något om atomstruktur och egenskaper, och sedan vad som händer under en kemisk reaktion ger alla en viktig bakgrund.
Allt på jorden är sammansatt av materia, som i sin tur är gjord av atomer. Atomer är extremt små och kan endast observeras med specialiserad vetenskaplig utrustning. Alla atomer består av tre huvudpartiklar: protoner, neutroner och elektroner. Antalet dessa partiklar i varje atom är det som gör att grundämnen skiljer sig från varandra. Det bestämmer också deras kemiska egenskaper, eller hur atomer agerar under olika förhållanden.
Protoner har en positiv elektrisk laddning, neutroner har ingen laddning och elektroner är negativt laddade. Atomens kärna består av protoner och neutroner sammanfogade, vilket utgör nästan hela atomens vikt. Elektroner kretsar runt kärnan i orbitaler, eller energinivåer. Dessa partiklar är viktiga eftersom hur de är ordnade runt kärnan bestämmer egenskaperna hos en atom – om den är benägen att få eller förlora elektroner.
Atomer vill ha sina energinivåer fyllda med elektroner, och de kommer att ge upp eller ta elektroner från andra atomer för att göra det. Detta är vad som händer under en kemisk reaktion. När en atom förlorar eller får elektroner under en reaktion, blir den en jon.
En katjon bildas när en atom förlorar elektroner under en kemisk reaktion. Den har en positiv elektrisk laddning, eftersom den har fler protoner än elektroner, och kommer att attraheras av anjoner, som har negativa laddningar.
Positiva och negativa laddningar attraherar varandra, så olika joner kan hållas samman av jonbindningar och bilda molekyler. Bordssalt är ett exempel på en förening som hålls samman av en jonbindning mellan katjoner och anjoner. Salt bildas när positiva natriumjoner kommer samman med negativa klorjoner. Denna förening är mycket stabil när den står på bordet, men jonbindningen bryts lätt när vatten tillsätts. Salt löser sig i vatten eftersom vatten bryter jonbindningen mellan natrium och klor.
Joner betecknas med ett upphöjt tecken som indikerar om den elektriska nettoladdningen är positiv (ett plustecken) eller negativ (ett minustecken) och antalet elektroner som har vunnits eller förlorats. Det finns många vanliga katjoner, som kan vara sammansatta av ett eller flera element som hålls samman av kemiska bindningar. De vanliga metallerna aluminium och koppar är enkla exempel.