ما الأيونات عديدة الذرات؟

مجموعة مشحونة من الذرات

داخل الأيون عديد الذرات تُمسك الذرات معاً بروابط تساهمية، وهي الرابطة نفسها التي تمسك جزيء الماء. وللمجموعة ككل إلكترونات أكثر أو أقل من البروتونات، لذا تحمل شحنة صافية. والشحنة تعود إلى الأيون كله وليس إلى ذرة واحدة، ولهذا تُكتب في أعلى يمين الصيغة الكاملة، كما في SO₄²⁻. أما الأيونات المكوّنة من ذرة واحدة، مثل Na⁺ وCl⁻، فتسمى أيونات أحادية الذرة.

في المركب يتصرف الأيون عديد الذرات كأيون واحد. ففي نترات الصوديوم NaNO₃ يكوّن أيون الصوديوم (Na⁺) وأيون النترات (NO₃⁻) مركباً أيونياً، وعندما يذوب الملح في الماء يبقى كل أيون نترات متماسكاً كوحدة واحدة.

الأيونات عديدة الذرات الشائعة وشحناتها

من الأيونات ذات الشحنة −1 الهيدروكسيد (OH⁻)، والنترات (NO₃⁻)، والنتريت (NO₂⁻)، وكربونات الهيدروجين أو البيكربونات (HCO₃⁻)، والأسيتات (CH₃COO⁻)، والبرمنغنات (MnO₄⁻)، والسيانيد (CN⁻)، والكلورات (ClO₃⁻)، والبيركلورات (ClO₄⁻).

ومن الأيونات ذات الشحنة −2 الكربونات (CO₃²⁻)، والكبريتات (SO₄²⁻)، والكبريتيت (SO₃²⁻)، والكرومات (CrO₄²⁻)، وثنائي الكرومات (Cr₂O₇²⁻)، والبيروكسيد (O₂²⁻). والفوسفات (PO₄³⁻) هو أشيع أيون ذي الشحنة −3. وأكثر أيونين موجبين ستصادفهما هما الأمونيوم (NH₄⁺) والهيدرونيوم (H₃O⁺)، وكلاهما +1.

لاحظ أن الهيدروكسيد والسيانيد والبيروكسيد تنتهي بـ «يد» مع أنها تحتوي على أكثر من ذرة. فمعظم الأسماء المنتهية بـ «يد» تعود إلى أيونات ذات ذرة واحدة مثل الكلوريد (Cl⁻) والأكسيد (O²⁻)، لذا يجدر حفظ هذه الأسماء بوصفها استثناءات.

نمط «ات» و«يت»

كثير من الأيونات عديدة الذرات أنيونات أكسجينية: عنصر واحد متحد مع الأكسجين. وعندما يكوّن عنصر أيونين من هذا النوع بالشحنة نفسها، فإن الأيون الذي فيه ذرات أكسجين أكثر ينتهي بـ «ات» والذي فيه ذرة أكسجين أقل بواحدة ينتهي بـ «يت». فالنترات هي NO₃⁻ والنتريت هو NO₂⁻؛ والكبريتات هي SO₄²⁻ والكبريتيت هو SO₃²⁻. وتبقى الشحنة نفسها؛ ولا يتغير سوى عدد ذرات الأكسجين.

يكوّن الكلور سلسلة من أربعة أيونات، مما يضيف بادئتين. تعني «بير» ذرة أكسجين أكثر من أيون «ات»، وتعني «هيبو» ذرة أقل من أيون «يت»: البيركلورات (ClO₄⁻)، والكلورات (ClO₃⁻)، والكلوريت (ClO₂⁻)، والهيبوكلوريت (ClO⁻)، وهو الأيون الموجود في مبيّض الغسيل المنزلي. ويتبع البروم واليود النمط نفسه، كما في البرومات (BrO₃⁻) واليودات (IO₃⁻) والبيريودات (IO₄⁻).

إضافة الهيدروجين

إضافة أيون هيدروجين (H⁺) إلى أيون سالب عديد الذرات تكوّن أيوناً جديداً شحنته أقل سلبية بواحد. فالكربونات (CO₃²⁻) تصبح كربونات الهيدروجين (HCO₃⁻)، وتسمى أيضاً البيكربونات، والكبريتات (SO₄²⁻) تصبح كبريتات الهيدروجين (HSO₄⁻). ويمكن للفوسفات أن يأخذ واحداً أو اثنين: فـ PO₄³⁻ يصبح فوسفات الهيدروجين (HPO₄²⁻) ثم فوسفات ثنائي الهيدروجين (H₂PO₄⁻).

صودا الخبز هي كربونات هيدروجين الصوديوم NaHCO₃: أيون Na⁺ واحد يوازن أيون HCO₃⁻ واحداً.

كتابة الصيغ بالأيونات عديدة الذرات

لكتابة صيغة مركب أيوني، اجمع الأيونات بحيث تكون الشحنة الكلية صفراً واكتب الأيون الموجب أولاً. وعندما تحتاج إلى أكثر من أيون واحد عديد الذرات، ضعه بين قوسين واكتب العدد بعده. ولا تغيّر أبداً الأرقام السفلية داخل الأيون، لأن ذلك سيجعله أيوناً مختلفاً.

هيدروكسيد الصوديوم: يتوازن Na⁺ وOH⁻ بنسبة 1:1، لذا فالصيغة NaOH. نترات الكالسيوم: يحتاج Ca²⁺ إلى أيونين NO₃⁻، لذا فهي Ca(NO₃)₂. كبريتات الأمونيوم: يوازن أيونان NH₄⁺ أيون SO₄²⁻ واحداً، فتنتج (NH₄)₂SO₄. كبريتات الألومنيوم: يوازن أيونان Al³⁺ (المجموع +6) ثلاثة أيونات SO₄²⁻ (المجموع −6)، فتنتج Al₂(SO₄)₃.

ولتسمية مركب، سمِّ الأيون الموجب ثم الأيون السالب. فـ CaCO₃ هو كربونات الكالسيوم، المركب الرئيسي في الطباشير والحجر الجيري، وKMnO₄ هو برمنغنات البوتاسيوم.