ПОЛИАТОМНИ ЙОНИ: СПИСЪК И УПРАЖНЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

На многоатомни йони са тези, съдържащи две или повече атоми, така че те също са известни с наименованието на молекулярни йони. За разлика от тях, монотомните йони имат само един атом и са получени от печалбата или загубата на електрони, претърпени от елементите на периодичната таблица.

Например, ако разгледаме металите, ще получим катиони: Na ⁺, Mg ²⁺, Ga ³⁺, Ti ⁴⁺ и т.н. Междувременно неметалните елементи по същество ще ни дадат аниони: O ^2-, S ^2-, F ^-, N ^3- и т.н. В тях йонният заряд е напълно локализиран и до известна степен същото се случва с многоатомните йони; въпреки че има хиляди изключения.

В мазилката на орнамента откриваме сулфатния йон, който е многоатомен и също е придружен от молекули на калций и вода. Източник: Pixnio

В многоатомния йон обикновено отрицателният заряд опира до най-електроотрицателните атоми и подобна ситуация би била възможна само ако имаше вътрешни ковалентни връзки. Тъй като има ковалентни връзки, ние сме изправени пред йонно заредена молекула или метален комплекс. Тези видове йони са силно разпространени в органичната химия.

В неорганичната химия например, един от най-известните йони е сулфатният анион, SO ₄ ^2-. Както може да се види, тя има два елемента: сяра и кислород, които добавят до общо пет атома, свързани чрез SO връзки. SO ₄ ^2- е част от гипса и неговите минералогични разновидности, широко използвани от древни времена в строителните работи.

Списък на най-често срещаните полиатомни йони

Някои от по-често срещаните полиатомни йони ще бъдат споменати по-долу. Два от тях, решаващи за химията на разтворите, идват от една и съща вода.

хидрониев

Хидрониевият катион, H ₃ O ⁺, е един от най-простите полиатомни катиони. Положителният заряд се намира на централния кислороден атом. Той се генерира, когато водна молекула натрупа водород.

хидроксилни

Известен също като хидроксил, ОН ^- е многоатомен анион, състоящ се от само два ковалентно свързани атома, ОН. Отрицателният заряд е върху кислородния атом и се генерира, когато водна молекула загуби водород.

карбонат

Карбонатният анион, CO ₃ ^2-, се намира във варовик и мрамор, както и в тебешир върху дъски. Двата му отрицателни заряда се делокализират чрез резонанс между трите кислородни атома, като въглеродът е централният атом.

нитрати

Анион нитрат, NO ₃ ^-, от съществено значение за растенията, има структура, много подобна на тази на карбонат. Отново отрицателният заряд се делокализира между кислородите, защото те са най-електронегативните атоми.

амоний

След хидрониев, амониев, NH ₄ ⁺, е най-подходящ катион, тъй като е, получени от амоняк, основен газ за безброй промишлени процеси. Азотът е централният атом и въпреки че е най-електронегативен, той има положителен заряд в резултат на загуба на електрон при образуването на четири NH връзки.

кислородна вода

Периоксидният анион, O ₂ ^2-, е специален, тъй като е диатомичен и хомоядрен, има OO връзка.

оксалат

Оксалатният анион, C ₂ O ₄ ^2-, се получава от оксалова киселина и е буквално камък в бъбреците.

фосфат

Фосфатният анион, PO ₄ ^3-, има голяма величина на заряд, който се денокализира между четирите си фосфорни атома чрез резонанс. Той се намира в изобилие от минерали и представлява кристалите на нашите кости.

цианид

Цианидният анион, CN ^-, също е диатомичен, но хетероядрен. Отрицателният заряд се намира в азотния атом и има тройна връзка C≡N ^-.

ацетат

Ацетат, СН ₃ COO ^-, е може би най-представителни органични полиатомен анион. Обърнете внимание, че той има три елемента и по-молекулен характер от останалите йони (по-ковалентни връзки). Този анион може да бъде получен от оцет, неутрализиран с натриев бикарбонат.

перманганат

Досега нито един полиатомен йон не е имал централен атом, който не е електроотрицателен неметален елемент. Въпреки това, в случая на перманганат, централният атом е преходен метал, манган, MnO ₄ ^-, с отрицателен заряд, делокализиран между четирите му атома.

Този анион е лесен за разпознаване, тъй като неговите съединения обикновено имат ярки виолетови кристали, които оцветяват разтворите им със същия цвят.

хромат

Подобно на случая с перманганат, хромат, CRO ₄ ^2-, има хром като централната си атом. За разлика от MnO ₄ ^-, хроматът е двувалентен, а цветът на разтворите му не е лилав, а жълт.

Упражнения

Упражнение 1

Какви йони съставят следната сол? NH ₄ Naco ₃

Химическата формула вече разкрива само по себе си присъствието на натриевия катион, Na ⁺, тъй като той винаги ще бъде многоатомен и няма да образува ковалентни връзки. Вдясно карбонатният анион, CO ₃ ^2-, веднага се разпознава; докато вляво се откроява амониевият катион. Следователно, йони са: NH ₄ ⁺, Na ⁺ и CO ₃ ^2- (натриев и амониев карбонат).

Упражнение 2

Какви йони съставят следната сол и колко от тях има във формула? MgKPO ₄

Отново търсим първо монотомичните йони; в този случай калий, К ⁺ и магнезий, Mg ²⁺. Оставаме с фосфатния анион, PO ₄ ^3-, видим от дясната страна на формулата. След това по формула имаме по един йон от всеки, чието съотношение е 1: 1: 1 (1 Mg ²⁺: 1 K ⁺: 1 PO ₄ ^3-).

Упражнение 3

Какви йони има следното съединение? AlOH ₃. Има ли проблем с него?

Формулата кани объркване. Това може да се изписва като: ALH ₃ О. Следователно ще има две катиони: Al ³⁺ и Н ₃ О ⁺, нарушаване на опазването на йонен неутралност. Трябва непременно да има отрицателни такси, които противодействат на тези четири положителни обвинения.

Като се има предвид това разсъждение, съединението AlOH ₃ не може да съществува. А какво ще кажете за Al (OH) ₃ ? Той все още има тривалентния Al ³⁺ катион, но сега той има добре познат анион: хидроксилът, OH ^-. Трябва да има три ОН ^- за неутрализиране на положителния заряд на Al ³⁺ и затова съотношението е 1: 3 (1 Al ³⁺: 3 OH ^-).

Упражнение 4

Какви йони има следното съединение? K ₂ Ti (CN) ₄

От примера на Al (OH) ₃ знаем, че това, което е вътре в скобите, е многоатомен анион; в този случай цианид, CN ^-. По същия начин калият е K ⁺ монотомен катион и ако има два от него във формулата, те биха добавили два положителни заряда. Ще ни липсват два други положителни заряда, които могат да дойдат само от титан, Ti ²⁺.

Следователно, K ₂ Ti (CN) ₄ има следните йони: K ⁺, Ti ²⁺ и CN ^-, в съотношение 2: 1: 4 (2 K ⁺: 1 Ti ²⁺: 4 CN ^-).

Препратки

1. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. (2008 г.). Химия (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
2. Греъм Соломон TW, Craig B. Fryhle. (2011 г.). Органична химия. Амини. (10 ^-то издание.) Wiley Plus.
3. Wikipedia. (2020). Полиатомни йони. Възстановено от: en.wikipedia.org
4. Университета във Вашингтон. (2001 г.). Таблици с общи полиатомни йони. Възстановен от: chemistry.wustl.edu
5. Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (12 януари 2019 г.). Полиатомни йони: Определение и примери. Възстановено от: thinkco.com
6. Академия Хан. (2020). Полиатомни йони. Възстановено от: es.khanacademy.org