יונים פוליאטומיים: רשימה ותרגילים - כִּימִיָה - 2025

יונים polyatomic הם אלה המכילים שניים או יותר אטומים, ולכן הם גם ידועים בשם יונים מולקולריים. לעומתם, ליונים מונומטיים יש רק אטום אחד, והם נגזרים מרווח או אובדן האלקטרונים מהם סבלו היסודות בטבלה המחזורית.

לדוגמה, אם נסתכל על מתכות, נקבל קטיונים: Na ⁺ , Mg ²⁺ , Ga ³⁺ , Ti ⁴⁺ וכו '. בינתיים, אלמנטים לא מתכתיים במהותם יעניקו לנו אניונים: O ^2- , S ^2- , F ^- , N ^3- וכו '. בתוכם המטען היוני מקומי לחלוטין, ובמידה מסוימת זה קורה גם עם יוני פוליטומי; למרות שיש אלפי חריגים.

בטיח של הקישוט אנו מוצאים את יון הגופרתי שהוא פוליאטומי ומלווה גם במולקולות סידן ומים. מקור: Pixnio

ביון פוליאטומי, בדרך כלל המטען השלילי נשען על האטומים האלקטרונגטיביים ביותר, ומצב כזה היה אפשרי רק אם היו קשרים קוולנטיים פנימיים. מכיוון שקיימים קשרים קוולנטים, אנו עומדים מול מולקולה או מתכת מורכבת מטען-יונית. סוגים אלה של יונים נפוצים מאוד בכימיה אורגנית.

בכימיה לא אורגנית, למשל, אחד היונים הידועים ביותר הוא אניון הגופרתי, SO ₄ ^2- . כפי שניתן לראות, יש לו שני אלמנטים: גופרית וחמצן, המסתכמים בסך הכל לחמישה אטומים המקושרים על ידי קשרי SO. SO ₄ ^2- הוא חלק מגבס והמינים המינרלוגיים שלו, הנמצאים בשימוש נרחב עוד מימי קדם בעבודות בנייה.

רשימת היונים הפוליומיים הנפוצים ביותר

חלק מהיונים הפוליומיים הנפוצים יותר יוזכרו בהמשך. שניים מהם, מכריעים בכימיה של הפתרונות, מגיעים מאותם מים.

הידרוניום

קטיון ההידרוניום, H ₃ O ⁺ , הוא אחד הקטיונים הפוליאטיים הפשוטים ביותר. המטען החיובי שוכן על אטום החמצן המרכזי. הוא נוצר כאשר מולקולת מים משיגה מימן.

הידרוקסיל

ידוע גם בשם הידרוקסיל, OH ^- , הוא אניון פוליאטומי המורכב רק משני אטומים מקושרים קוולנטיים, OH. המטען השלילי נמצא על אטום החמצן, ונוצר כאשר מולקולת מים מאבדת מימן.

פַּחמָה

אניון הפחמתי, CO ₃ ^2- נמצא באבן גיר ושיש, כמו גם בגיר על הלוחות. שני המטענים השליליים שלו ממוקמים על ידי תהודה בין שלושת אטומי החמצן, כאשר הפחמן הוא האטום המרכזי.

חַנְקָה

אניון החנקתי, NO ₃ ^- , חיוני לצמחים, הוא בעל מבנה דומה מאוד לזה של קרבונט. שוב, המטען השלילי ממוקד בין החמצן מכיוון שהם האטומים האלקטרוניים-גדולים ביותר.

אַמוֹנִיוּם

לאחר הידרוניום, אמוניום, NH ₄ ⁺ , הוא הקטיון הרלוונטי ביותר מכיוון שהוא נגזר מאמוניה, גז חיוני לאינספור תהליכים תעשייתיים. חנקן הוא האטום המרכזי, ולמרות היותו האלקטרוניגטיבי ביותר, יש לו מטען חיובי כתוצאה מאיבוד אלקטרון בעת ​​יצירת ארבעה קשרי NH.

מֵי חַמצָן

אניון הפרוקסיד, O ₂ ^2- , הוא מיוחד מכיוון שהוא דיאטומי והומנו-גרעיני, בעל קשר OO.

אוקסלט

אניון האוקסלט, C ₂ O ₄ ^2- , נגזר מחומצה אוקסלית, והוא ממש אבן בכליות.

פוֹספָט

אניון הפוספט, PO ₄ ^3- , בעל מטען גדול ביותר, שממוזג בין ארבעת האטומים הזרחניים שלו באמצעות תהודה. הוא נמצא במינרלים בשפע ומרכיב את גבישי העצמות שלנו.

צִיאָנִיד

אניון הציאניד, CN ^- , הוא גם דיאטומי אך הטרונוקריני. המטען השלילי שוכן על אטום החנקן, ויש לו קשר משולש, C≡N ^- .

אֲצֵטַט

אצטט, CH ₃ COO ^- , הוא אולי האניון הפוליטומי האורגני המייצג ביותר. שימו לב שיש לו שלושה אלמנטים ואופי מולקולרי יותר משאר היונים (קשרים יותר קוולנטים). ניתן להשיג אניון זה מחומץ מנוטרל עם נתרן ביקרבונט.

פרמנגנט

עד כה לאף יון פוליטומי לא היה אטום מרכזי שאינו יסוד אלקטרוני-לא-מתכתי. עם זאת, במקרה של פרמנגנט, האטום המרכזי הוא מתכת מעבר, מנגן, MnO ₄ ^- , כאשר המטען השלילי ממוקד בין ארבעת האטומים שלו.

קל לזהות אניון זה מכיוון שלתרכובותיו בדרך כלל יש גבישים סגולים בהירים, שמכתים את הפתרונות שלהם באותו צבע.

כרומט

בדומה למקרה של פרמנגנט, כרומט, CrO ₄ ^2- , יש כרום כאטום מרכזי שלו. שלא כמו MnO ₄ ^- הכרומט הוא דו-ערכי, וצבע הפתרונות שלו אינו סגול אלא צהוב.

תרגילים

תרגיל 1

אילו יונים מהווים את המלח הבא? NH ₄ NaCO ₃

הנוסחה הכימית כבר חושפת בפני עצמה את נוכחותו של הקטיון הנתרן, Na ⁺ , מכיוון שהוא תמיד יהיה פוליאטומי ולא יוצר קשרים קוולנטיים. מימין ניתן לזהות מייד את אניון הפחמתי, CO ₃ ^2- ; בשמאל, קטיון האמוניום בולט. לכן היונים הם: NH ₄ ⁺ , Na ⁺ ו- CO ₃ ^2- (נתרן ואמוניום פחמתי).

תרגיל 2

אילו יונים מהווים את המלח הבא וכמה מהם יש לנוסחה? MgKPO ₄

שוב, אנו מחפשים תחילה את היונים המונומיים. במקרה זה, אשלגן, K ⁺ , ומגנזיום, מג ²⁺ . נותרנו כשאניון הפוספט, PO ₄ ³ , נראה בצד ימין של הפורמולה. לפי הנוסחה יש לנו יון אחד מכל אחד, שהיחס שלו הוא 1: 1: 1 (1 מג ²⁺ : 1 K ⁺ : 1 PO ₄ ^3- ).

תרגיל 3

אילו יונים יש לתרכובת הבאה? AlOH ₃ . האם יש בעיה בזה?

הנוסחה מזמינה בלבול. אפשר לכתוב את זה גם כך: AlH ₃ O. לכן יהיו לו שני קטיונים: Al ³⁺ ו- H ₃ O ⁺ , תוך הפרה של שמירה על ניטרליות יונית. בהכרח חייבים להיות חיובים שליליים המנוגדים לארבעת המטענים החיוביים הללו.

בהינתן נימוק זה, המתחם AlOH ₃ אינו יכול להתקיים. ומה עם Al (OH) ₃ ? יש לו עדיין את הקטיון המשולש Al ³⁺ , אך כעת יש לו אניון ידוע: ההידרוקסיל, OH ^- . חייבים להיות שלושה OH ^- כדי לנטרל את המטען החיובי של Al ³⁺ , וזו הסיבה שהיחס הוא 1: 3 (1 Al ³⁺ : 3 OH ^- ).

תרגיל 4

אילו יונים יש לתרכובת הבאה? K ₂ Ti (CN) ₄

מהדוגמא של Al (OH) ₃ אנו יודעים שמה שנמצא בתוך הסוגריים הוא אניון פוליאומי; במקרה זה, ציאניד, CN ^- . באופן דומה, אשלגן הוא קטיון מונומטי K ⁺ , ושיש שני ממנו בפורמולה, הם יוסיפו שני מטענים חיוביים. חסרים לנו שני מטענים חיוביים אחרים, שיכולים להגיע רק מ טיטניום, Ti ²⁺ .

לכן, ל- K ₂ Ti (CN) ₄ יש את היונים הבאים: K ⁺ , Ti ²⁺ ו- CN ^- , ביחס 2: 1: 4 (2 K ⁺ : 1 Ti ²⁺ : 4 CN ^- ).

הפניות

1. וויטן, דייויס, פק וסטנלי. (2008). כִּימִיָה (מהדורה 8). לימוד CENGAGE.
2. גרהם סולומונס TW, קרייג ב. פרלה. (2011). כימיה אורגנית. אמינים. (10 ^th Edition.). וויילי פלוס.
3. ויקיפדיה. (2020). יון פוליאטומי. התאושש מ: en.wikipedia.org
4. אוניברסיטת וושינגטון. (2001). טבלאות של יונים פוליאטומיים נפוצים. התאושש מ: chemistry.wustl.edu
5. הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (12 בינואר, 2019). יון פוליאטומי: הגדרה ודוגמאות. התאושש מ: thoughtco.com
6. האקדמיה לחאן. (2020). יונים פוליאטומיים. התאושש מ: es.khanacademy.org