Що таке багатоатомні йони?

Заряджена група атомів

Усередині багатоатомного йона атоми утримуються ковалентними зв’язками — таким самим типом зв’язку, що тримає молекулу води. Група загалом має більше або менше електронів, ніж протонів, тож несе сумарний заряд. Заряд належить усьому йону, а не одному атому, тому його записують у верхньому правому куті повної формули, як у SO₄²⁻. Йони з одного атома, як-от Na⁺ і Cl⁻, називаються одноатомними йонами.

У сполуці багатоатомний йон поводиться як єдиний йон. У натрій нітраті NaNO₃ йон натрію (Na⁺) і нітрат-йон (NO₃⁻) утворюють йонну сполуку, а коли сіль розчиняється у воді, кожен нітрат-йон залишається цілим.

Поширені багатоатомні йони та їхні заряди

До йонів із зарядом −1 належать гідроксид (OH⁻), нітрат (NO₃⁻), нітрит (NO₂⁻), гідрогенкарбонат (HCO₃⁻), ацетат (CH₃COO⁻), перманганат (MnO₄⁻), ціанід (CN⁻), хлорат (ClO₃⁻) і перхлорат (ClO₄⁻).

До йонів із зарядом −2 належать карбонат (CO₃²⁻), сульфат (SO₄²⁻), сульфіт (SO₃²⁻), хромат (CrO₄²⁻), дихромат (Cr₂O₇²⁻) і пероксид (O₂²⁻). Фосфат (PO₄³⁻) — найпоширеніший йон із зарядом −3. Два позитивні йони, які ви зустрінете найчастіше, — амоній (NH₄⁺) і гідроксоній (H₃O⁺), обидва +1.

Зверніть увагу, що гідроксид, ціанід і пероксид закінчуються на -ид (-ід), хоча містять більше ніж один атом. Більшість назв на -ид (-ід) належать одноатомним йонам, як-от хлорид (Cl⁻) і оксид (O²⁻), тож їх варто запам’ятати як винятки.

Закономірність -ат і -іт

Багато багатоатомних йонів — оксіаніони: один елемент у поєднанні з киснем. Коли елемент утворює два такі йони з однаковим зарядом, той, що має більше атомів кисню, закінчується на -ат, а той, що має на один атом кисню менше, — на -іт. Нітрат — це NO₃⁻, а нітрит — NO₂⁻; сульфат — SO₄²⁻, а сульфіт — SO₃²⁻. Заряд залишається тим самим; змінюється лише кількість атомів кисню.

Хлор утворює ряд із чотирьох, у якому з’являються два префікси. Пер- означає на один атом кисню більше, ніж в іона на -ат, а гіпо- — на один менше, ніж в іона на -іт: перхлорат (ClO₄⁻), хлорат (ClO₃⁻), хлорит (ClO₂⁻) і гіпохлорит (ClO⁻), йон, що міститься в побутовому відбілювачі. Бром і йод підкоряються тій самій закономірності, як-от бромат (BrO₃⁻), йодат (IO₃⁻) і перйодат (IO₄⁻).

Приєднання водню

Приєднання йона Гідрогену (H⁺) до негативного багатоатомного йона дає новий йон із зарядом, на одиницю менш негативним. Карбонат (CO₃²⁻) стає гідрогенкарбонатом (HCO₃⁻), який також називають бікарбонатом, а сульфат (SO₄²⁻) стає гідрогенсульфатом (HSO₄⁻). Фосфат може приєднати один або два: PO₄³⁻ стає гідрогенфосфатом (HPO₄²⁻), а потім дигідрогенфосфатом (H₂PO₄⁻).

Харчова сода — це натрій гідрогенкарбонат NaHCO₃: один Na⁺ врівноважує один HCO₃⁻.

Запис формул із багатоатомними йонами

Щоб записати формулу йонної сполуки, поєднайте йони так, щоб загальний заряд дорівнював нулю, і пишіть позитивний йон першим. Коли потрібно більше одного багатоатомного йона, візьміть його в дужки й напишіть число після них. Ніколи не змінюйте індекси всередині йона, бо це дасть інший йон.

Натрій гідроксид: Na⁺ і OH⁻ врівноважують одне одного 1:1, тож формула — NaOH. Кальцій нітрат: Ca²⁺ потребує двох йонів NO₃⁻, тож це Ca(NO₃)₂. Амоній сульфат: два йони NH₄⁺ врівноважують один SO₄²⁻, що дає (NH₄)₂SO₄. Алюміній сульфат: два йони Al³⁺ (разом +6) врівноважують три йони SO₄²⁻ (разом −6), що дає Al₂(SO₄)₃.

Щоб назвати сполуку, назвіть спершу позитивний, а потім негативний йон. CaCO₃ — це кальцій карбонат, основна сполука крейди та вапняку, а KMnO₄ — калій перманганат.