Wat zijn samengestelde ionen?

Een geladen groep atomen

In een samengesteld ion worden de atomen bij elkaar gehouden door covalente bindingen, hetzelfde soort binding dat een watermolecuul bij elkaar houdt. De groep als geheel heeft meer of minder elektronen dan protonen, dus het draagt een netto lading. De lading hoort bij het hele ion en niet bij één atoom, daarom wordt ze rechtsboven de complete formule geschreven, zoals in SO₄²⁻. Ionen die uit één atoom bestaan, zoals Na⁺ en Cl⁻, heten eenatomige ionen.

In een verbinding gedraagt een samengesteld ion zich als één enkel ion. In natriumnitraat, NaNO₃, vormen het natriumion (Na⁺) en het nitraation (NO₃⁻) een ionverbinding, en wanneer het zout in water oplost, blijft elk nitraation als één eenheid bij elkaar.

Veelvoorkomende samengestelde ionen en hun ladingen

Ionen met een lading van −1 zijn onder meer hydroxide (OH⁻), nitraat (NO₃⁻), nitriet (NO₂⁻), waterstofcarbonaat of bicarbonaat (HCO₃⁻), acetaat (CH₃COO⁻), permanganaat (MnO₄⁻), cyanide (CN⁻), chloraat (ClO₃⁻) en perchloraat (ClO₄⁻).

Ionen met een lading van −2 zijn onder meer carbonaat (CO₃²⁻), sulfaat (SO₄²⁻), sulfiet (SO₃²⁻), chromaat (CrO₄²⁻), dichromaat (Cr₂O₇²⁻) en peroxide (O₂²⁻). Fosfaat (PO₄³⁻) is het meest voorkomende −3-ion. De twee positieve ionen die je het vaakst tegenkomt zijn ammonium (NH₄⁺) en hydronium (H₃O⁺), beide +1.

Let op dat hydroxide, cyanide en peroxide op -ide eindigen, ook al bevatten ze meer dan één atoom. De meeste namen op -ide horen bij ionen van één atoom zoals chloride (Cl⁻) en oxide (O²⁻), dus deze zijn de moeite waard om als uitzonderingen te onthouden.

Het patroon -aat en -iet

Veel samengestelde ionen zijn oxo-anionen: één element gecombineerd met zuurstof. Wanneer een element twee van zulke ionen met dezelfde lading vormt, eindigt het ion met meer zuurstofatomen op -aat en het ion met één zuurstofatoom minder op -iet. Nitraat is NO₃⁻ en nitriet is NO₂⁻; sulfaat is SO₄²⁻ en sulfiet is SO₃²⁻. De lading blijft gelijk; alleen het aantal zuurstofatomen verandert.

Chloor vormt een reeks van vier, waarbij twee voorvoegsels worden toegevoegd. Per- betekent één zuurstofatoom meer dan het -aation, en hypo- betekent één minder dan het -ietion: perchloraat (ClO₄⁻), chloraat (ClO₃⁻), chloriet (ClO₂⁻) en hypochloriet (ClO⁻), het ion in huishoudbleek. Broom en jood volgen hetzelfde patroon, zoals in bromaat (BrO₃⁻), jodaat (IO₃⁻) en perjodaat (IO₄⁻).

Waterstof toevoegen

Door een waterstofion (H⁺) aan een negatief samengesteld ion toe te voegen ontstaat een nieuw ion waarvan de lading één minder negatief is. Carbonaat (CO₃²⁻) wordt waterstofcarbonaat (HCO₃⁻), ook bicarbonaat genoemd, en sulfaat (SO₄²⁻) wordt waterstofsulfaat (HSO₄⁻). Fosfaat kan er één of twee opnemen: PO₄³⁻ wordt waterstoffosfaat (HPO₄²⁻) en dan diwaterstoffosfaat (H₂PO₄⁻).

Zuiveringszout is natriumwaterstofcarbonaat, NaHCO₃: één Na⁺ is in evenwicht met één HCO₃⁻.

Formules schrijven met samengestelde ionen

Om de formule van een ionverbinding te schrijven combineer je de ionen zo dat de totale lading nul is en schrijf je het positieve ion eerst. Als je meer dan één van een samengesteld ion nodig hebt, zet je het tussen haakjes en schrijf je het getal erachter. Verander nooit de subscripts binnen het ion, want dan krijg je een ander ion.

Natriumhydroxide: Na⁺ en OH⁻ zijn 1:1 in evenwicht, dus de formule is NaOH. Calciumnitraat: Ca²⁺ heeft twee NO₃⁻-ionen nodig, dus het is Ca(NO₃)₂. Ammoniumsulfaat: twee NH₄⁺-ionen zijn in evenwicht met één SO₄²⁻, wat (NH₄)₂SO₄ geeft. Aluminiumsulfaat: twee Al³⁺-ionen (totaal +6) zijn in evenwicht met drie SO₄²⁻-ionen (totaal −6), wat Al₂(SO₄)₃ geeft.

Om een verbinding te benoemen noem je eerst het positieve ion en dan het negatieve ion. CaCO₃ is calciumcarbonaat, de belangrijkste verbinding in krijt en kalksteen, en KMnO₄ is kaliumpermanganaat.