Czym są jony wieloatomowe?

Naładowana grupa atomów

Wewnątrz jonu wieloatomowego atomy są połączone wiązaniami kowalencyjnymi, takimi samymi, jakie utrzymują cząsteczkę wody. Cała grupa ma więcej lub mniej elektronów niż protonów, więc ma ładunek wypadkowy. Ładunek należy do całego jonu, a nie do jednego atomu, dlatego zapisuje się go w prawym górnym rogu całego wzoru, jak w SO₄²⁻. Jony zbudowane z jednego atomu, takie jak Na⁺ i Cl⁻, nazywa się jonami jednoatomowymi.

W związku jon wieloatomowy zachowuje się jak pojedynczy jon. W azotanie sodu, NaNO₃, jon sodu (Na⁺) i jon azotanowy (NO₃⁻) tworzą związek jonowy, a gdy sól rozpuszcza się w wodzie, każdy jon azotanowy pozostaje razem jako jedna całość.

Typowe jony wieloatomowe i ich ładunki

Jony o ładunku −1 to między innymi wodorotlenek (OH⁻), azotan (NO₃⁻), azotyn (NO₂⁻), wodorowęglan (HCO₃⁻), octan (CH₃COO⁻), manganian(VII) (MnO₄⁻), cyjanek (CN⁻), chloran (ClO₃⁻) i nadchloran (ClO₄⁻).

Jony o ładunku −2 to między innymi węglan (CO₃²⁻), siarczan (SO₄²⁻), siarczyn (SO₃²⁻), chromian (CrO₄²⁻), dichromian (Cr₂O₇²⁻) i nadtlenek (O₂²⁻). Fosforan (PO₄³⁻) to najczęstszy jon −3. Dwa jony dodatnie, które spotkasz najczęściej, to amonowy (NH₄⁺) i hydroniowy (H₃O⁺), oba +1.

Zauważ, że wodorotlenek, cyjanek i nadtlenek mają końcówkę -ek, mimo że zawierają więcej niż jeden atom. Większość nazw na -ek należy do jonów jednoatomowych, takich jak chlorek (Cl⁻) i tlenek (O²⁻), więc warto zapamiętać te przypadki jako wyjątki.

Wzorzec -an i -yn

Wiele jonów wieloatomowych to oksyaniony: jeden pierwiastek połączony z tlenem. Gdy pierwiastek tworzy dwa takie jony o tym samym ładunku, ten z większą liczbą atomów tlenu ma końcówkę -an, a ten z jednym atomem tlenu mniej ma końcówkę -yn. Azotan to NO₃⁻, a azotyn to NO₂⁻; siarczan to SO₄²⁻, a siarczyn to SO₃²⁻. Ładunek pozostaje taki sam; zmienia się tylko liczba atomów tlenu.

Chlor tworzy serię czterech jonów, co dodaje dwa przedrostki. Nad- oznacza jeden atom tlenu więcej niż w jonie na -an, a pod- oznacza jeden atom tlenu mniej niż w jonie na -yn: nadchloran (ClO₄⁻), chloran (ClO₃⁻), chloryn (ClO₂⁻) i podchloryn (ClO⁻), jon obecny w domowych wybielaczach. Brom i jod podlegają tej samej regule, jak w bromianie (BrO₃⁻), jodanie (IO₃⁻) i nadjodanie (IO₄⁻).

Dodawanie wodoru

Dodanie jonu wodorowego (H⁺) do ujemnego jonu wieloatomowego tworzy nowy jon o ładunku mniej ujemnym o jeden. Węglan (CO₃²⁻) staje się wodorowęglanem (HCO₃⁻), a siarczan (SO₄²⁻) staje się wodorosiarczanem (HSO₄⁻). Fosforan może przyłączyć jeden lub dwa jony: PO₄³⁻ staje się wodorofosforanem (HPO₄²⁻), a potem diwodorofosforanem (H₂PO₄⁻).

Soda oczyszczona to wodorowęglan sodu, NaHCO₃: jeden jon Na⁺ równoważy jeden jon HCO₃⁻.

Zapisywanie wzorów z jonami wieloatomowymi

Aby zapisać wzór związku jonowego, połącz jony tak, by całkowity ładunek wynosił zero, i zapisz jon dodatni jako pierwszy. Gdy potrzebujesz więcej niż jednego jonu wieloatomowego, ujmij go w nawias i zapisz liczbę za nim. Nigdy nie zmieniaj indeksów wewnątrz jonu, bo powstałby inny jon.

Wodorotlenek sodu: Na⁺ i OH⁻ równoważą się w stosunku 1:1, więc wzór to NaOH. Azotan(V) wapnia: Ca²⁺ potrzebuje dwóch jonów NO₃⁻, więc jest to Ca(NO₃)₂. Siarczan(VI) amonu: dwa jony NH₄⁺ równoważą jeden SO₄²⁻, co daje (NH₄)₂SO₄. Siarczan(VI) glinu: dwa jony Al³⁺ (łącznie +6) równoważą trzy jony SO₄²⁻ (łącznie −6), co daje Al₂(SO₄)₃.

Aby nazwać związek, nazwij najpierw jon ujemny, a potem dodatni. CaCO₃ to węglan wapnia, główny składnik kredy i wapienia, a KMnO₄ to manganian(VII) potasu.