POLYATOMISKE IONER: LISTE OG ØVELSER - KJEMI - 2024

De polyatomiske ionene er de som inneholder to eller flere atomer, så de er også kjent under navnet molekylære ioner. I motsetning til dette har monatomiske ioner bare ett atom, og er avledet fra gevinsten eller tapet av elektroner som elementene i det periodiske systemet lider av.

Hvis vi for eksempel tar en titt på metaller, vil vi få kationer: Na ⁺ , Mg ²⁺ , Ga ³⁺ , Ti ⁴⁺ , etc. I mellomtiden vil ikke-metalliske elementer i hovedsak gi oss anioner: O ² , S- ^2- , F ^- , N ^3- , etc. I dem er den ioniske ladningen fullstendig lokalisert, og til en viss grad skjer det samme med polyatomiske ioner; selv om det er tusenvis av unntak.

I gipsen til ornamentikken finner vi sulfationet, som er polyatomisk og også ledsages av kalsium- og vannmolekyler. Kilde: Pixnio

I et polyatomisk ion hviler ofte den negative ladningen på de mest elektronegative atomer, og en slik situasjon ville bare være mulig hvis det var interne kovalente bindinger. Siden det er kovalente bindinger, står vi overfor et ionisk ladet molekyl eller metallkompleks. Disse typer ioner er svært utbredt i organisk kjemi.

I uorganisk kjemi er for eksempel en av de mest kjente ionene sulfatanionen, SO ₄ ^2- . Som det kan sees, har det to elementer: svovel og oksygen, som tilsammen gir opptil fem atomer koblet av SO-bindinger. SO ₄ ^2- er en del av gips og dens mineralogiske varianter, mye brukt siden antikken i byggearbeid.

Liste over de vanligste polyatomiske ionene

Noen av de mer vanlige polyatomiske ionene vil bli nevnt nedenfor. To av dem, avgjørende for kjemien til løsninger, kommer fra det samme vannet.

hydronium

Den hydronium kation, H ₃ O ⁺ , er en av de enkleste polyatomiske kationer. Den positive ladningen ligger på det sentrale oksygenatom. Det genereres når et vannmolekyl får vann.

hydroksyl

Også kjent som hydroksyl, OH ^- , er et polyatomisk anion bestående av bare to kovalent bundne atomer, OH. Den negative ladningen er på oksygenatomet, og genereres når et vannmolekyl mister et hydrogen.

carbonate

Karbonatanionen, CO ₃ ^2- , finnes i kalkstein og marmor, samt i kritt på tavler. De to negative ladningene er delokalisert av resonans mellom de tre oksygenatomer, idet karbon er det sentrale atom.

nitrat

Nitratanionen, NO ₃ ^- , essensiell for planter, har en struktur som er veldig lik den for karbonat. Igjen er den negative ladningen delokalisert mellom oksygener fordi de er de mest elektronegative atomene.

ammonium

Etter hydronium er ammonium, NH ₄ ⁺ , den mest relevante kationen fordi den er avledet fra ammoniakk, en essensiell gass for utallige industrielle prosesser. Nitrogen er det sentrale atomet, og til tross for at det er det mest elektronegative, har det en positiv ladning som et resultat av å miste et elektron når det dannes fire NH-bindinger.

Peroksid

Peroksydanionen, O ₂ ^2- , er spesiell fordi den er diatomisk og homonukleær og har en OO-binding.

oksalat

Oksalatanionen, C ₂ O ₄ ^2- , er avledet fra oksalsyre, og er bokstavelig talt en stein i nyrene.

fosfat

Fosfatanjonen, PO ₄ ^3- , har en stor ladningsstørrelse, som er resonansert mellom sine fire fosforatomer. Det finnes i mange mineraler og utgjør krystallene i beinene våre.

Cyanide

Cyanidanionen , CN ^- , er også diatomisk, men heteronukleær. Den negative ladningen ligger på nitrogenatomet, og det har en trippelbinding, C≡N ^- .

acetat

Acetat, CH ₃ COO ^- , er kanskje den mest representative organiske polyatomiske anionen. Legg merke til at den har tre elementer og en mer molekylær karakter enn de andre ionene (mer kovalente bindinger). Denne anionen kan fås fra eddik nøytralisert med natriumbikarbonat.

permanganat

Så langt har ingen polyatomisk ion hatt et sentralt atom som ikke er et elektronegativt ikke-metallisk element. Når det gjelder permanganat, er imidlertid sentralt atomet et overgangsmetall, mangan, MnO ₄ ^- , med den negative ladningen delokalisert mellom de fire atomene.

Dette anjonen er lett å gjenkjenne fordi forbindelsene vanligvis har lyse fiolette krystaller, som farger løsningene deres i samme farge.

kromat

I likhet med tilfellet med permanganat, har kromat, CrO ₄ ^2- , krom som sitt sentrale atom. I motsetning til MnO ₄ ^- er kromat toverdig, og fargen på løsningene er ikke lilla, men gul.

Øvelser

Oppgave 1

Hvilke ioner utgjør følgende salt? NH ₄ NaCO ₃

Den kjemiske formelen avslører allerede i seg selv tilstedeværelsen av natriumkation, Na ⁺ , siden den alltid vil være polyatomisk og ikke vil danne kovalente bindinger. Til høyre er karbonatanionen, CO ₃ ^2- , umiddelbart gjenkjennelig ; mens til venstre skiller ammoniumkationen seg ut. Derfor ionene er: NH ₄ ⁺ , Na ⁺ og CO ₃ ^2- (natrium- og ammonium-karbonat).

Oppgave 2

Hvilke ioner utgjør følgende salt, og hvor mange av dem er det per formel? MgKPO ₄

Igjen ser vi først etter de monatomiske ionene; i dette tilfellet, kalium, K ⁺ , og magnesium, Mg ²⁺ . Vi sitter igjen med fosfatanionen, PO ₄ ^3- , synlig på høyre side av formelen. Ved formel har vi da ett ion av hver, hvis forhold er 1: 1: 1 (1 Mg ²⁺ : 1 K ⁺ : 1 PO ₄ ^3- ).

Oppgave 3

Hvilke ioner har følgende forbindelse? AlOH ₃ . Er det noe med det?

Formelen innbyr til forvirring. Dette kan også skrives som: AlH ₃ O. Derfor ville det ha to kationer: Al ³⁺ og H ₃ O ⁺ , i strid med bevaring av ionisk nøytralitet. Det må nødvendigvis være negative anklager som motvirker disse fire positive anklagene.

Gitt denne begrunnelsen kan ikke forbindelsen AlOH ₃ eksistere. Og hva med Al (OH) ₃ ? Den har fortsatt den trivalente Al ³⁺ -kationen , men nå har den en kjent anion: hydroksyl, OH ^- . Det må være tre OH ^{- for} å nøytralisere den positive ladningen til Al ³⁺ , og det er grunnen til at forholdet er 1: 3 (1 Al ³⁺ : 3 OH ^- ).

Oppgave 4

Hvilke ioner har følgende forbindelse? K ₂ Ti (CN) ₄

Fra eksemplet med Al (OH) ₃ vet vi at det som er inne i parentesene er et polyatomisk anion; i dette tilfellet cyanid, CN ^- . På samme måte er kalium et K ⁺ monatomisk kation , og hvis de har to av det i formelen, vil de legge til to positive ladninger. Vi vil mangle to andre positive ladninger, som bare kan komme fra titan, Ti ²⁺ .

Derfor har K ₂ Ti (CN) ₄ følgende ioner: K ⁺ , Ti ²⁺ og CN ^- , i forholdet 2: 1: 4 (2 K ⁺ : 1 Ti ²⁺ : 4 CN ^- ).

referanser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi (8. utg.). CENGAGE Læring.
2. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kjemi. Aminer. (10 ^th edition.). Wiley Plus.
3. Wikipedia. (2020). Polyatomic ion. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
4. Washington University. (2001). Tabeller med vanlige polyatomiske joner. Gjenopprettet fra: chemistry.wustl.edu
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (12. januar 2019). Polyatomic Ion: Definisjon og eksempler. Gjenopprettet fra: thoughtco.com
6. Khan Academy. (2020). Polyatomiske ioner. Gjenopprettet fra: es.khanacademy.org