JONY WIELOATOMOWE: LISTA I ĆWICZENIA - CHEMIA - 2026

Te jony wieloatomowe , które zawierają dwa lub więcej atomów, więc są one również znane pod nazwą jonów molekularnych. Natomiast jony jednoatomowe mają tylko jeden atom i pochodzą z przyrostu lub utraty elektronów przez elementy układu okresowego.

Przykładowo, jeśli spojrzymy na metale, otrzymamy kationy: Na ⁺ , Mg ²⁺ , Ga ³⁺ , Ti ⁴⁺ itd. Tymczasem pierwiastki niemetaliczne w istocie dadzą nam aniony: O ^2- , S ^2- , F ^- , N ^3- itd. W nich ładunek jonowy jest w pełni zlokalizowany i do pewnego stopnia to samo dzieje się z jonami poliatomowymi; chociaż są tysiące wyjątków.

W tynku zdobienia znajdujemy jon siarczanowy, który jest poliatomem, a także towarzyszą mu cząsteczki wapnia i wody. Źródło: Pixnio

W jonie wieloatomowym zwykle ładunek ujemny spoczywa na najbardziej elektroujemnych atomach i taka sytuacja byłaby możliwa tylko wtedy, gdyby istniały wewnętrzne wiązania kowalencyjne. Ponieważ istnieją wiązania kowalencyjne, mamy do czynienia z cząsteczką naładowaną jonowo lub kompleksem metalu. Tego typu jony są bardzo rozpowszechnione w chemii organicznej.

Na przykład w chemii nieorganicznej jednym z najlepiej znanych jonów jest anion siarczanowy, SO ₄ ^2- . Jak widać, ma dwa pierwiastki: siarkę i tlen, które razem dają pięć atomów połączonych wiązaniami SO. SO ₄ ^2- jest częścią gipsu i jego odmian mineralogicznych, szeroko stosowanym od czasów starożytnych w budownictwie.

Lista najczęściej występujących jonów wieloatomowych

Niektóre z bardziej powszechnych jonów wieloatomowych zostaną wymienione poniżej. Dwa z nich, kluczowe w chemii roztworów, pochodzą z tej samej wody.

Hydronium

Kation hydroniowy, H ₃ O ⁺ , jest jednym z najprostszych kationów wieloatomowych. Ładunek dodatni znajduje się na centralnym atomie tlenu. Powstaje, gdy cząsteczka wody otrzymuje wodór.

Hydroksyl

Znany również jako hydroksyl, OH ^- , jest poliatomowym anionem składającym się tylko z dwóch kowalencyjnie połączonych atomów OH. Ujemny ładunek znajduje się na atomie tlenu i powstaje, gdy cząsteczka wody traci wodór.

Węglan

Anion węglanowy, CO ₃ ^2- , znajduje się w wapieniu i marmurze, a także w kredzie na tablicach czarnych. Jego dwa ładunki ujemne ulegają delokalizacji w wyniku rezonansu między trzema atomami tlenu, przy czym atomem centralnym jest węgiel.

Azotan

Niezbędny dla roślin anion azotanowy NO ₃ ^- ma budowę bardzo podobną do węglanu. Ponownie, ładunek ujemny jest zdelokalizowany między tlenami, ponieważ są one najbardziej elektroujemnymi atomami.

Amon

Po hydroniowego, amonu, NH ₄ ⁺ , jest najbardziej odpowiednie, ponieważ jest kation pochodzący od amoniaku, gazu niezbędnego do licznych procesach przemysłowych. Azot jest atomem centralnym i pomimo tego, że jest najbardziej elektroujemny, ma ładunek dodatni w wyniku utraty elektronu podczas tworzenia czterech wiązań NH.

Nadtlenek

Anion nadtlenkowy O ₂ ^2- jest szczególny, ponieważ jest dwuatomowy i homojądrowy, z wiązaniem OO.

Szczawian

Anion szczawianowy, C ₂ O ₄ ^2- , pochodzi z kwasu szczawiowego i jest dosłownie kamieniem w nerkach.

Fosforan

Anion fosforanowy, PO ₄ ^3- , ma duży ładunek, który jest zdelokalizowany pomiędzy czterema atomami fosforu w wyniku rezonansu. Występuje w obfitych minerałach i tworzy kryształy naszych kości.

Cyjanek

Anion cyjanek, CN ^- , jest również dwuatomowy, ale heterojądrowy. Ujemny ładunek znajduje się na atomie azotu i ma potrójne wiązanie C≡N ^- .

Octan

Octan, CH ₃ COO ^- , jest prawdopodobnie najbardziej reprezentatywnym organicznym anionem wieloatomowym. Zauważ, że ma trzy pierwiastki i bardziej molekularny charakter niż inne jony (więcej wiązań kowalencyjnych). Ten anion można otrzymać z octu zobojętnionego wodorowęglanem sodu.

Nadmanganian

Jak dotąd żaden jon wieloatomowy nie miał centralnego atomu, który nie byłby elektroujemnym pierwiastkiem niemetalicznym. Jednakże, w przypadku nadmanganianu, centralny atom jest metalem przejściowym, manganu MnO ₄ ^- z ładunku ujemnym zdelokalizowany pomiędzy jego czterema atomami.

Anion ten jest łatwy do rozpoznania, ponieważ jego związki zwykle mają jaskrawo fioletowe kryształy, które zabarwiają swoje roztwory na ten sam kolor.

Chromian

Podobnie jak w przypadku nadmanganianu, chromian, CrO ₄ ^2- , ma chrom jako centralny atom. W przeciwieństwie do MnO ₄ ^- chromian jest dwuwartościowy, a kolor jego roztworów nie jest purpurowy, lecz żółty.

Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Jakie jony tworzą następującą sól? NH ₄ NaCO ₃

Już sam wzór chemiczny ujawnia obecność kationu sodu Na ⁺ , ponieważ będzie on zawsze poliatomem i nie będzie tworzył wiązań kowalencyjnych. Po prawej stronie anion węglanowy CO ₃ ^2- jest natychmiast rozpoznawalny ; podczas gdy po lewej stronie wyróżnia się kation amonowy. Dlatego jony to: NH ₄ ⁺ , Na ⁺ i CO ₃ ^2- (węglan sodu i amonu).

Ćwiczenie 2

Jakie jony tworzą poniższą sól i ile ich jest w formule? MgKPO ₄

Ponownie, najpierw szukamy jonów jednoatomowych; w tym przypadku potas, K ⁺ i magnez, Mg ²⁺ . Pozostaje nam anion fosforanowy PO ₄ ^3- widoczny po prawej stronie wzoru. Ze wzoru mamy wtedy po jednym jonie każdego, którego stosunek wynosi 1: 1: 1 (1 Mg ²⁺ : 1 K ⁺ : 1 PO ₄ ^3- ).

Ćwiczenie 3

Jakie jony zawiera następujący związek? AlOH ₃ . Czy jest z tym problem?

Formuła prowokuje zamieszanie. Można to również zapisać jako: AlH ₃ O. W związku z tym miałby dwa kationy: Al ³⁺ i H ₃ O ⁺ , naruszając zachowanie neutralności jonowej. Koniecznie muszą istnieć ładunki ujemne, które przeciwdziałają tym czterem ładunkom dodatnim.

Biorąc pod uwagę to rozumowanie, związek AlOH ₃ nie może istnieć. A co z Al (OH) ₃ ? Nadal ma trójwartościowy kation Al ³⁺ , ale teraz ma dobrze znany anion: hydroksyl, OH ^- . Muszą być trzy OH ^- aby zneutralizować dodatni ładunek Al ³⁺ , dlatego stosunek ten wynosi 1: 3 (1 Al ³⁺ : 3 OH ^- ).

Ćwiczenie 4

Jakie jony zawiera następujący związek? K ₂ Ti (CN) ₄

Z przykładu Al (OH) ₃ wiemy, że to, co znajduje się w nawiasach, jest poliatomowym anionem; w tym przypadku cyjanek, CN ^- . Podobnie potas jest jednoatomowym kationem K ⁺ i mając dwa z nich we wzorze, dodaliby dwa dodatnie ładunki. Brakowałoby nam dwóch innych ładunków dodatnich, które mogą pochodzić tylko z tytanu Ti ²⁺ .

Dlatego K ₂ Ti (CN) ₄ ma następujące jony: K ⁺ , Ti ²⁺ i CN ^- , w stosunku 2: 1: 4 (2 K ⁺ : 1 Ti ²⁺ : 4 CN ^- ).

Bibliografia

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia (8th ed.). CENGAGE Learning.
2. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Chemia organiczna. Aminy. (10 ^th Edition.). Wiley Plus.
3. Wikipedia. (2020). Jon wieloatomowy. Odzyskane z: en.wikipedia.org
4. Washington University. (2001). Tabele wspólnych jonów wieloatomowych. Odzyskany z: chemistry.wustl.edu
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (12 stycznia 2019). Jon wieloatomowy: definicja i przykłady. Odzyskany z: thinkco.com
6. Khan academy. (2020). Jony polatomowe. Odzyskane z: es.khanacademy.org