POLYATOMISKE IONER: LISTE OG ØVELSER - KEMI - 2025

De polyatomiske ioner er dem, der indeholder to eller flere atomer, så de er også kendt under navnet molekylære ioner. I modsætning hertil har monatomiske ioner kun et atom og er afledt af forøgelsen eller tabet af elektroner, der lider af elementerne i det periodiske system.

Hvis vi for eksempel kigger på metaller, får vi kationer: Na ⁺, Mg ²⁺, Ga ³⁺, Ti ⁴⁺ osv. I mellemtiden vil ikke-metalliske elementer i det væsentlige giver os anioner: O ^2-, S ^2-, F ^-, N ^3- etc. I dem er den ioniske ladning fuldt lokaliseret, og til en vis grad sker det samme med polyatomiske ioner; selvom der er tusinder af undtagelser.

I puds til ornamentikken finder vi sulfation, som er polyatomisk og ledsages også af calcium- og vandmolekyler. Kilde: Pixnio

I en polyatomisk ion hviler den negative ladning normalt på de mest elektronegative atomer, og en sådan situation ville kun være mulig, hvis der var interne kovalente bindinger. Da der er kovalente bindinger, står vi over for et ionisk ladet molekyle eller metalkompleks. Disse typer ioner er meget udbredt i organisk kemi.

I uorganisk kemi er for eksempel en af ​​de bedst kendte ioner sulfatanionen, SO ₄ ^2-. Som det kan ses, har det to elementer: svovl og ilt, der tilsammen udgør i alt fem atomer, der er forbundet med SO-bindinger. SO ₄ ^2- er en del af gips og dets mineralogiske sorter, der er meget anvendt siden oldtiden i byggeri.

Liste over de mest almindelige polyatomiske ioner

Nogle af de mere almindelige polyatomiske ioner vil blive nævnt nedenfor. To af dem, der er afgørende i opløsningenes kemi, kommer fra det samme vand.

hydronium

Den hydronium kation, H ₃ O ⁺, er en af de enkleste polyatomiske kationer. Den positive ladning ligger på det centrale iltatom. Det genereres, når et vandmolekyle får brint.

hydroxyl

Også kendt som hydroxyl, OH ^-, er en polyatomisk anion bestående af kun to kovalent bundne atomer, OH. Den negative ladning er på oxygenatomet og genereres, når et vandmolekyle mister et brint.

Carbonat

Carbonatanionen, CO ₃ ^2-, findes i kalksten og marmor samt i kridt på tavler. Dens to negative ladninger er delokaliseret ved resonans mellem de tre oxygenatomer, idet kulstof er det centrale atom.

Nitrat

Nitratanionen, NO ₃ ^-, essentiel for planter, har en struktur, der ligner strukturen af ​​carbonat. Igen er den negative ladning delokaliseret mellem oxygnerne, fordi de er de mest elektronegative atomer.

Ammonium

Efter hydronium, ammonium, NH ₄ ⁺, er det mest relevante kation, fordi det er afledt af ammoniak, en væsentlig gas for utallige industrielle processer. Kvælstof er det centrale atom, og til trods for at det er det mest elektronegative, har det en positiv ladning som et resultat af at miste et elektron ved dannelse af fire NH-bindinger.

Peroxid

Den peroxidanion, O ₂ ^2-, er speciel, fordi det er diatomiske og homonukleære, har en OO binding.

oxalat

Oxalatet anion, C ₂ O ₄ ^2-, er afledt af oxalsyre, og er bogstaveligt talt en sten i nyrerne.

Fosfat

Fosfatanionen, PO ₄ ^3-, har en stor størrelsesorden af ​​ladning, som delokaliseres mellem dens fire fosforatomer ved resonans. Det findes i rigelige mineraler og udgør krystaller i vores knogler.

cyanid

Cyanidanionen, CN ^-, er også diatomisk, men heteronuklear. Den negative ladning ligger på nitrogenatomet, og det har en tredobbelt binding, C≡N ^-.

Acetat

Acetat, CH ₃ COO ^-, er måske den mest repræsentative organiske polyatomisk anion. Bemærk, at det har tre elementer og en mere molekylær karakter end de andre ioner (mere kovalente bindinger). Denne anion kan fås fra eddike neutraliseret med natriumbicarbonat.

permanganat

Indtil videre har ingen polyatomisk ion haft et centralt atom, som ikke er et elektronegativt ikke-metallisk element. I tilfælde af permanganat er det centrale atom imidlertid et overgangsmetal, mangan, MnO ₄ ^-, hvor den negative ladning er placeret mellem dens fire atomer.

Denne anion er let at genkende, fordi dens forbindelser normalt har lyse violette krystaller, der farver deres opløsninger i samme farve.

chromat

Tilsvarende tilfældet med permanganat har chromat, CrO ₄ ^2-, chrom som dets centrale atom. I modsætning til MnO ₄ ^- er kromat dobbelt, og farven på dets opløsninger er ikke lilla men gul.

Øvelser

Øvelse 1

Hvilke ioner udgør følgende salt? NH ₄ Naco ₃

Den kemiske formel afslører allerede i sig selv tilstedeværelsen af ​​natriumkationen, Na ⁺, da den altid vil være polyatomisk og ikke danner kovalente bindinger. Til højre kan karbonatanionen, CO ₃ ^2-, umiddelbart genkendes; mens til venstre skiller ammoniumkationen sig ud. Derfor ionerne er: NH ₄ ⁺, Na ⁺ og CO ₃ ^2- (natrium og ammoniumcarbonat).

Øvelse 2

Hvilke ioner udgør følgende salt, og hvor mange af dem er der pr. Formel? MgKPO ₄

Igen ser vi først efter de monatomiske ioner; i dette tilfælde kalium, K ⁺ og magnesium, Mg ²⁺. Vi sidder tilbage med fosfatanionen, PO ₄ ^3-, synlig på højre side af formlen. Ved formel har vi derefter en ion af hver, hvis forhold er 1: 1: 1 (1 Mg ²⁺: 1 K ⁺: 1 PO ₄ ^3-).

Øvelse 3

Hvilke ioner har følgende forbindelse? AlOH ₃. Er der et problem med det?

Formlen indbyder til forvirring. Dette kan også skrives som: AlH ₃ O. Derfor ville det have to kationer: Al ³⁺ og H ₃ O ⁺, hvilket krænker bevarelsen af ​​ionneutralitet. Der skal nødvendigvis være negative omkostninger, der modvirker disse fire positive omkostninger.

I betragtning af denne begrundelse kan forbindelsen AlOH ₃ ikke eksistere. Og hvad med Al (OH) ₃ ? Den har stadig den trivalente Al ³⁺ -kation, men nu har den en velkendt anion: hydroxyl, OH ^-. Der skal være tre OH ^{- for} at neutralisere den positive ladning af Al ³⁺, og det er derfor, forholdet er 1: 3 (1 Al ³⁺: 3 OH ^-).

Øvelse 4

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

Fra eksemplet med Al (OH) _{3 ved} vi, at hvad der er inden i parenteserne er en polyatomisk anion; i dette tilfælde cyanid, CN ^-. Ligeledes er kalium en K ⁺ monatomisk kation, og hvis de har to af det i formlen, tilføjede de to positive ladninger. Vi mangler to andre positive ladninger, som kun kan komme fra titan, Ti ²⁺.

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

Referencer

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8. udgave). CENGAGE Læring.
2. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kemi. Aminer. (10 ^th edition.). Wiley Plus.
3. Wikipedia. (2020). Polyatomisk ion. Gendannet fra: en.wikipedia.org
4. Washington University. (2001). Tabeller over almindelige polyatomiske ion. Gendannes fra: chemistry.wustl.edu
5. Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (12. januar 2019). Polyatomic ion: Definition og eksempler. Gendannes fra: thoughtco.com
6. Khan Academy. (2020). Polyatomiske ioner. Gendannes fra: es.khanacademy.org