Ion đa nguyên tử là gì?

Một nhóm nguyên tử mang điện

Bên trong một ion đa nguyên tử, các nguyên tử được giữ với nhau bằng liên kết cộng hóa trị, cùng loại liên kết giữ phân tử nước lại. Cả nhóm có số electron nhiều hơn hoặc ít hơn số proton, nên mang điện tích thực. Điện tích thuộc về toàn bộ ion, không thuộc về một nguyên tử, đó là lý do nó được viết ở phía trên bên phải của toàn bộ công thức, như trong SO₄²⁻. Các ion chỉ gồm một nguyên tử, như Na⁺ và Cl⁻, được gọi là ion đơn nguyên tử.

Trong một hợp chất, ion đa nguyên tử hoạt động như một ion đơn lẻ. Trong natri nitrat, NaNO₃, ion natri (Na⁺) và ion nitrat (NO₃⁻) tạo thành một hợp chất ion, và khi muối tan trong nước, mỗi ion nitrat vẫn gắn với nhau thành một đơn vị.

Các ion đa nguyên tử phổ biến và điện tích của chúng

Các ion có điện tích −1 gồm hiđroxit (OH⁻), nitrat (NO₃⁻), nitrit (NO₂⁻), hiđro cacbonat hay bicacbonat (HCO₃⁻), axetat (CH₃COO⁻), pemanganat (MnO₄⁻), xianua (CN⁻), clorat (ClO₃⁻) và peclorat (ClO₄⁻).

Các ion có điện tích −2 gồm cacbonat (CO₃²⁻), sunfat (SO₄²⁻), sunfit (SO₃²⁻), cromat (CrO₄²⁻), đicromat (Cr₂O₇²⁻) và peoxit (O₂²⁻). Photphat (PO₄³⁻) là ion −3 phổ biến nhất. Hai ion dương bạn sẽ gặp nhiều nhất là amoni (NH₄⁺) và hiđroni (H₃O⁺), đều là +1.

Hãy để ý rằng hiđroxit, xianua và peoxit có tên giống tên của các ion đơn nguyên tử (đuôi -ua hoặc -it) dù chứa nhiều hơn một nguyên tử. Hầu hết các tên như vậy thuộc về ion một nguyên tử như clorua (Cl⁻) và oxit (O²⁻), nên đáng để ghi nhớ đây là các ngoại lệ.

Quy luật -at và -it

Nhiều ion đa nguyên tử là oxianion: một nguyên tố kết hợp với oxi. Khi một nguyên tố tạo hai ion như vậy có cùng điện tích, ion có nhiều nguyên tử oxi hơn có đuôi -at và ion ít hơn một nguyên tử oxi có đuôi -it. Nitrat là NO₃⁻ và nitrit là NO₂⁻; sunfat là SO₄²⁻ và sunfit là SO₃²⁻. Điện tích giữ nguyên; chỉ số nguyên tử oxi thay đổi.

Clo tạo một dãy bốn ion, thêm hai tiền tố. Per- nghĩa là nhiều hơn ion đuôi -at một oxi, và hypo- nghĩa là ít hơn ion đuôi -it một oxi: peclorat (ClO₄⁻), clorat (ClO₃⁻), clorit (ClO₂⁻) và hipoclorit (ClO⁻), ion có trong thuốc tẩy gia dụng. Brom và iot theo cùng quy luật, như bromat (BrO₃⁻), iođat (IO₃⁻) và peiođat (IO₄⁻).

Thêm hiđro

Thêm một ion hiđro (H⁺) vào một ion đa nguyên tử âm tạo ra ion mới có điện tích bớt âm đi một đơn vị. Cacbonat (CO₃²⁻) thành hiđro cacbonat (HCO₃⁻), còn gọi là bicacbonat, và sunfat (SO₄²⁻) thành hiđro sunfat (HSO₄⁻). Photphat có thể nhận một hoặc hai: PO₄³⁻ thành hiđro photphat (HPO₄²⁻) rồi đihiđro photphat (H₂PO₄⁻).

Muối nở (baking soda) là natri hiđro cacbonat, NaHCO₃: một Na⁺ cân bằng với một HCO₃⁻.

Viết công thức với ion đa nguyên tử

Để viết công thức của một hợp chất ion, hãy kết hợp các ion sao cho tổng điện tích bằng không và viết ion dương trước. Khi cần nhiều hơn một ion đa nguyên tử, đặt nó trong ngoặc đơn và viết số ở sau. Đừng bao giờ thay đổi các chỉ số bên trong ion, vì như vậy sẽ thành một ion khác.

Natri hiđroxit: Na⁺ và OH⁻ cân bằng theo tỉ lệ 1:1, nên công thức là NaOH. Canxi nitrat: Ca²⁺ cần hai ion NO₃⁻, nên là Ca(NO₃)₂. Amoni sunfat: hai ion NH₄⁺ cân bằng một SO₄²⁻, cho (NH₄)₂SO₄. Nhôm sunfat: hai ion Al³⁺ (tổng +6) cân bằng ba ion SO₄²⁻ (tổng −6), cho Al₂(SO₄)₃.

Để gọi tên một hợp chất, hãy gọi ion dương trước rồi đến ion âm. CaCO₃ là canxi cacbonat, hợp chất chính trong phấn và đá vôi, và KMnO₄ là kali pemanganat.