ПОЛІАТОМНІ ІОНИ: ПЕРЕЛІК ТА ВПРАВИ - ХІМІЯ

Ці багатоатомні іони є ті , які містять два або більше атомів, таким чином , вони також відомі під назвою молекулярних іонів. На відміну від цього, одноатомні іони мають лише один атом і отримуються від посилення або втрати електронів, понесених елементами періодичної таблиці.

Наприклад, якщо ми подивимось на метали, отримаємо катіони: Na ⁺ , Mg ²⁺ , Ga ³⁺ , Ti ⁴⁺ тощо. Тим часом неметалічні елементи по суті дадуть нам аніони: O ^2- , S ^2- , F ^- , N ^3- тощо. У них іонний заряд повністю локалізований, і певною мірою це відбувається з багатоатомними іонами; хоча є тисячі винятків.

У пластирі орнаменту ми знаходимо іон сульфату, який є багатоатомним, а також супроводжується молекулами кальцію та води. Джерело: Pixnio

У багатоатомному іоні зазвичай негативний заряд покладається на найбільш електронегативні атоми, і така ситуація можлива лише за наявності внутрішніх ковалентних зв'язків. Оскільки є ковалентні зв’язки, ми стикаємося з іонно зарядженою молекулою або металевим комплексом. Ці види іонів дуже поширені в органічній хімії.

Наприклад, в неорганічній хімії одним з найбільш відомих іонів є сульфатний аніон SO ₄^2- . Як видно, він має два елементи: сірку та кисень, які складають до загальної кількості п'яти атомів, пов'язаних зв’язками SO. SO ₄^2- входить до складу гіпсу та його мінералогічних різновидів, широко використовується з давніх часів у будівельних роботах.

Список найпоширеніших багатоатомних іонів

Деякі з найбільш поширених багатоатомних іонів будуть згадані нижче. Два з них, вирішальні в хімії розчинів, походять з однієї води.

Гідроній

Катіон гідронію, H ₃ O ⁺ , є одним з найпростіших багатоатомних катіонів. Позитивний заряд знаходиться на центральному атомі кисню. Він утворюється, коли молекула води отримує водень.

Гідроксил

Відомий також як гідроксил, ОН ^- являє собою багатоатомний аніон, що складається лише з двох ковалентно пов'язаних атомів, OH. Негативний заряд знаходиться на атомі кисню і утворюється, коли молекула води втрачає водень.

Карбонат

Карбонатний аніон, CO ₃^2- , міститься у вапняку та мармурі, а також у крейді на дошках. Два негативних заряду ділокалізовуються резонансом між трьома атомами кисню, вуглець - центральним атомом.

Нітрат

Аніон нітратів, NO ₃^- , необхідний рослинам, має структуру, дуже схожу на карбонатну. Знову-таки, негативний заряд ділокалізується між оксигенами, оскільки вони є найбільш електронегативними атомами.

Амоній

Після гідронію амоній, NH ₄⁺ є найбільш релевантним катіоном, оскільки він отримується з аміаку, необхідного газу для незліченних промислових процесів. Азот є центральним атомом, і незважаючи на те, що є найбільш електронегативним, він має позитивний заряд внаслідок втрати електрона при формуванні чотирьох NH-зв'язків.

Перекис

Перекисний аніон, O ₂^2- , особливий тим, що є діатомовим та гомонуклеарним, має зв'язок OO.

Оксалат

Оксалатний аніон, C ₂ O ₄^2- , походить від щавлевої кислоти і буквально є каменем у нирках.

Фосфат

Аніон фосфату, PO ₄^3- , має велику величину заряду, який переміщується між чотирма його атомами фосфору за допомогою резонансу. Він міститься в рясних мінералах і складає кристали наших кісток.

Ціанід

Аніон ціаніду, CN ^- , також є діатомовим, але гетероядерним. Негативний заряд знаходиться на атомі азоту, і він має потрійний зв’язок, C≡N ^- .

Ацетат

Ацетат, CH ₃ COO ^- , мабуть, найбільш репрезентативний органічний багатоатомний аніон. Зауважимо, що він має три елементи та більш молекулярний характер, ніж інші іони (більш ковалентні зв’язки). Цей аніон можна отримати з оцту, нейтралізованого бікарбонатом натрію.

Перманганат

Досі жоден багатоатомний іон не мав центрального атома, який не є електронегативним неметалічним елементом. Однак у випадку з перманганатом центральний атом є перехідним металом, марганцем, MnO ₄^- , з негативним зарядом, декалабілізованим між його чотирма атомами.

Цей аніон легко розпізнати, оскільки його сполуки зазвичай мають яскраві фіолетові кристали, які фарбують їх розчини однаковим кольором.

Хромат

Як і у випадку з перманганатом, хромат, CrO ₄^2- , має хром як центральний атом. На відміну від MnO ₄^- , хромат двовалентний, а колір його розчинів - не фіолетовий, а жовтий.

Вправи

Вправа 1

Які іони складають наступну сіль? NH ₄ NaCO ₃

Хімічна формула вже сама по собі виявляє наявність катіону натрію, Na ⁺ , оскільки він завжди буде багатоатомним і не утворюватиме ковалентні зв’язки. Праворуч негайно впізнається карбонатний аніон, CO ₃^2- ; а зліва виділяється катіон амонію. Тому іонами є: NH ₄⁺ , Na ⁺ і CO ₃^2- (карбонат натрію та амонію).

Вправа 2

Які іони складають наступну сіль і скільки їх у формулі? MgKPO ₄

Знову ми шукаємо спочатку одноатомні іони; в цьому випадку калій, К ⁺ і магній, Mg ²⁺ . Нам залишається аніон фосфату, PO ₄^3- , видно з правого боку формули. За формулою ми маємо по одному іону кожного, співвідношення якого 1: 1: 1 (1 Mg ²⁺ : 1 K ⁺ : 1 PO ₄^3- ).

Вправа 3

Які іони містить така сполука? AlOH ₃ . Чи є з цим проблема?

Формула викликає плутанину. Це також можна записати як: AlH ₃ O. Отже, у ньому було б два катіони: Al ³⁺ та H ₃ O ⁺ , що порушує збереження іонного нейтралітету. Обов’язково повинні бути негативні звинувачення, які протидіють цим чотирьом позитивним звинуваченням.

Враховуючи це міркування, з'єднання AlOH ₃ не може існувати. А як щодо Al (OH) ₃ ? Він все ще має тривалентний катіон Al ³⁺ , але тепер він має добре відомий аніон: гідроксил, OH ^- . Там повинно бути три ОН ^- , щоб нейтралізувати позитивний заряд Al ³⁺ , і саме через це співвідношення становить 1: 3 (1 Al ³⁺ : 3 ОН ^- ).

Вправа 4

Які іони містить така сполука? K ₂ Ti (CN) ₄

З прикладу Al (OH) ₃ ми знаємо, що всередині дужок є багатоатомним аніоном; в цьому випадку ціанід, CN ^- . Так само калій є одноатомним катіоном K ⁺ , і, маючи два його у формулі, вони додавали б два позитивних заряди. Нам б не вистачало двох інших позитивних зарядів, які можуть походити лише з титану, Ti ²⁺ .

Тому K ₂ Ti (CN) ₄ має такі іони: K ⁺ , Ti ²⁺ і CN ^- , у співвідношенні 2: 1: 4 (2 K ⁺ : 1 Ti ²⁺ : 4 CN ^- ).

Список літератури

Віттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія (8-е видання). CENGAGE Навчання.
Грем Соломон TW, Крейг Б. Фріхле. (2011 р.). Органічна хімія. Аміни. (10- ^е видання.) Wiley Plus.
Вікіпедія. (2020). Поліатомний іон. Відновлено з: en.wikipedia.org
Університет Вашингтона. (2001). Таблиці звичайних багатоатомних іонів. Відновлено: chemistry.wustl.edu
Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (12 січня 2019 р.). Поліатомний іон: визначення та приклади. Відновлено з: thinkco.com
Академія хана. (2020). Поліатомні іони. Відновлено: es.khanacademy.org

ПОЛІАТОМНІ ІОНИ: ПЕРЕЛІК ТА ВПРАВИ - ХІМІЯ - 2026