If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание

Многоатомни йони

Как да именуваме йонни съединения, които съдържат често срещани многоатомни йони
В тази статия, ще говорим за полиатомните йони. Представката "поли-" означава "много", така че полиатоимен йон е йон, който съдържа повече от един атом. Ето защо се наричат също и многоатомни йони. Броят на атомите в йона представлява разликата между полиатомните йони и едноатомните йони, които съдържат по един атом. Примери за едноатомни йони са Na+ Fe3+, Cl и много, много други. В тази статия предполагаме, че читателят има познания за основните едноатомни йони, както и за конвенциите за именуване на йонни съединения и записване на химичните им формули.
Полиатомните йони са навсякъде! Тебеширът се състои от калциев карбонат, CaCO3, който съдържа калциеви катиони Ca2+ и карбонатни аниони CO32, които са полиатомни йони. Източник на изображението: Alice on Flickr, CC BY-NC-ND 2,0

Структура на многоатомните йони

Можем да разгледаме многоатомните йони, като ги съпоставим с едноатомните йони. Един едноатомен йон се йонизира, като приема или отдава електрони. Този йон има заряд, тъй като броят на електроните в него не е равен на общия брой на протоните в ядрото. Йонът притежава повече електрони в сравнение с неутралния атом (в случай на отрицателно зареден анион) или по-малко електрони (в случай на положително зареден катион). Например един неутрален атом хлор има атомен номер 17, което означава, че има 17 протона и 17 електрона. Неутралният атом понякога приема допълнителен електрон и се образува хлориден анион Cl:
             Cl   +   e      Cl
    17електрона              18електрона
     17протона                17протона
След като приеме електрон, хлоридният анион има 17 протона и 18 електрона. Тъй като има един електрон повече, йонът има заряд 1-.
Можем да си представяме многоатомните йони като молекула, която е йонизирана заради приемането или отдаването на електрони. В един многоатомен йон групата ковалентно свързани атоми притежава заряд, защото общиян брой електрони в молекулата не е равен на общия брой протони в нея. Когато правим Люисови точкови структури, общият заряд на многоатомния йон е равен на сумата от условните заряди на всеки атом в този йон.
Люисова структурна формула на хидроксид.
Люисова структурна формула на хидроксиден йон. Точките около O представят три несподелени двойки електрони, а чертичката между H и O показва ковалентна връзка, съдържаща два споделени електрона. Общият заряд на многоатомния йон е 1-, което е указано в горния десен ъгъл на скобите. Източник на изображението: Wikimedia Commons, CC BY-SA 3,0
Да вземем например многоатомния йон OH, познат като хидроксиден. Отляво виждаме точкова структура на хидроксиден йон. Той съдържа един атом кислород и един атом водород. Единичната чертичка между тях съответства на ковалентната връзка, която съдържа два електрона, споделени между H и O. Точките около O представляват несподелените двойки електрони. В хидроксида кислородът има три несподелени двойки електрони, което прави общо шест електрона.
Общият заряд на хидроксидния йон се отбелязва с поставяне на цялата точкова структура в квадратни скоби със заряда в горния десен ъгъл. Виждаме, че хидроксидът има заряд 1-, което означава, че електроните в йона са с един повече от общия брой протони в ядрата на водородния атом и на кислородния атом.
Концептуална проверка: колко протони и електрони има в един хидроксиден йон?

Често срещани многоатомни йони

Многоатомните йони са навсякъде! Бикарбонатните йони HCO3 спомагат за поддържане на нивото на рН на кръвта ни, а фосфатите PO43 са изключително важни за протичането на различни метаболитни процеси. За да разпознаваш йонните съединения и да предвиждаш техните химични свойства, ще ти бъде полезно да се запознаеш с най-често среащаните многоатомни йони. В таблицата са изброени някои от често срещаните многоатомни йони.
ФормулаНаименованиеФормулаНаименованиеHg22+Живак(I)SCNТиоцианатNH4+АмонийCO32КарбонатNO2НитритHCO3Хидрокарбонат (бикарбонат*)NO3НитратClOХипохлоритSO32СулфитClO2ХлоритSO42СулфатClO3ХлоратHSO4Хидросулфат (бисулфат*)ClO4ПерхлоратOHХидроксидC2H3O2(or CH3COO)АцетатCNЦианидMnO4ПерманганатPO43ФосфатCr2O72ДихроматHPO42ХидрофосфатCrO42ХроматH2PO4ДихидрофосфатO22ПероксидC2O42Оксалат
* Неофициално, но широко използвано наименование.
До края на статията ще говорим за многоатомните йони в тази таблица!

Наименования и химични формули на съединенията, съдържащи многоатомни йони

Вероятно можем да намерим многоатомни йони в кухнята! Готварска сода е често използвано име на натриевия бикарбонат, NaHCO3, който съдържа бикарбонатен йон HCO3. Източник на изображението: pixabay, CC0 1.0
След като имаме отправна точка за много от често срещаните многоатомни йони, нека видим как ще назовем и запишем химическите формули на съединенията, които ги съдържат. Две са основните неща, които да имаме предвид:
  1. Ако едно съединение съдържа повече от един многоатомен йон от един и същи вид, трябва да оградим със скоби формулата на йона, след което използваме индекс, за да отбележим колко йона от този вид има в съединението.
  2. Общият заряд на йонното съединение трябва да бъде неутрален, което означава, че сумата на зарядите на катионите и на анионите трябва да бъде нула. Можем да използваме това правило, за да намерим формулата на йонно съединение, за което знаем заряда на аниона и на катиона. Това правило може да бъде полезно и когато извеждаме заряда на йона от химичната формула на йонното съединение.
Нека разгледаме няколко примера.

Пример 1: Определяне на химичната формула от името на съединението

Каква е химическата формула на калциевия хидроксид?
Калцият е алкалоземен метал от Група 2 на периодичната система и като такъв образува йони със заряд 2+. От нашата таблица знаем, че хидроксидът има формула OH и заряд 1-. Ще ни трябват два хидроксидни йона, за да балансираме зарядът 2+ на Ca2+. Когато пишем формулата, поставяме скоби около OH, последвани от индекс 2, за да е ясно, че за всеки катион Ca2+ има по два хидроксидни йона. Така химичната формула на съединението е Ca(OH)2.
Концептуална проверка: защо CaOH2 е неправилна формула за калциев хидроксид?

Пример 2: Именуване на йонни съединения, които съдържат многоатомни йони

Какво е името на съединение с формула Ni3(PO4)2?
Когато именуваме йонните съединения, е полезно първо да разделим формулата на катион/и и анион/и. В това съединение катионът е базиран на никел. Никелът е преходен метал, който може да образува няколко вида катиони с различен заряд. Това означава, че ще трябва да разберем заряда на никеловия йон в това конкретно съединение, за да можем да го конкретизираме, когато именуваме йонното съединение! За наш късмет знаем заряда на аниона: фосфатът е многоатомен йон, който винаги има заряд 3-. Тъй като общият заряд на йонното съединение трябва да е нула, можем да използваме химичната формула и заряда на фосфата, за да изчислим заряда на никеловия йон:
Общ заряд=0=(брой катионизаряд на катиона)+(брой анионизаряд на аниона)
Ако преработим това уравнение, виждаме, че сумата от зарядите на катионите трябва да е равна на 1, умножено по сумата от зарядите на анионите.
брой катионизаряд на катиона=1(брой анионизаряд на аниона)
Можем да заместим с известните ни стойности за броя на катионите и анионите (от химичната формула) и за заряда на анионите, след което да намерим заряда на никела:
3заряд на катиона=1(23)=6+заряд на катиона=6+3=2+
Сега знаем, че катионът в нашето съединение е никел (II). За да получим името на цялото съединение, започваме с името на катиона със заряда, поставен в скоби с римски цифри, а след това е ред на името на аниона.
Следователно името на съединението е никел (II) фосфат.

Пример 3: Разлагане на йонни съединения до йони

Кои са съставните йони в йонното съединение Ca(MnO4)2?
Определи формулата, заряда и броя на всеки йон.
Когато анализираме формулата на едно йонно съединение, първо търсим познати йони в неговата формула. В този случай забелязваме, че MnO4, перманганат, е един от многоатомните йони в нашата таблица. В това съединение виждаме, че има два перманганатни йона.
Тъй като перманганатът има заряд 1-, това означава, че допринася заряд 2(1)=2 към йонното съединение. Спомни си, че във всички йонни съединения общият заряд трябва да бъде нула. Следователно калцият трябва да присъства като катион Ca2+, за да балансира зарядът 2- от двата MnO4 йона.
За да проверим нашите разсъждения, можем да се запитаме "Дали калцият обичайно образува катиони със заряд 2+?" Тъй като Ca е метал от втора група, обикновено той отдава два електрона и образува катиони 2+. Така нашият отговор съответства на знанието ни за химичните свойства, ура!
Следователно йонното съединение Ca(MnO4)2 съдържа един Ca2+ катион и два MnO4 aниона.
Често е полезно да можем да разложим едно йонно съединение на съставните му йони. Един пример за такава ситуация е, когато йонното съединение се разтваря във вода и протича реакция. Много йонни съединения са разтворими във вода, и съставните йони се дисоциират в разтвора. Разложените йони може след това да изчезнат и да участват в реакции независимо от другите йони в първоначалното йонно съединение.

Заключение

Точно както йоните се образуват, когато неутралните атоми спечелят или загубят електрони, многоатомните йони се образуват, когато една неутрална молекула присъедини или отдаде електрони. Следователно многоатомният йон представлява група от ковалентно свързани атоми, която има общ заряд поради факта, че общият брой на електроните в молекулата не е равен на общия брой протони в молекулата. В точковата структура на Люис на един многоатомен йон сумата на условните заряди на всички атоми трябва да е равна на общия заряд на йона.
За да разпознаваш йонните съединения и за да предвиждаш техните химични свойства, ще ти бъде полезно да се запознаеш с най-разпространението многоатомни йони. Изучаването на всички многоатомни йони може да изглежда страшно, но всъщност има модели за формулите, имената и зарядите на много йони. Тези модели могат да бъдат научени, затова не е необходимо да запомняш всички йони.
Бонус: След като вече познаваш многоатомните йони, можеш да изиграеш изграта "Намери многоатомния йон", в която трябва да намериш примери за съединения, които използваме в ежедневието, които съдържат многоатомни йони. В тази статия дадохме пример с готварската сода и тебешира. Можеш ли да намериш още? Подсказка: провери съставките на своя лосион, шампоан или паста за зъби. Можеш да напишеш отговорите си като коментар!

Опитай!

Задача 1
Каква е химическата формула на литиевия фосфат?
Избери един отговор:

Задача 2
Какво е названието на съединението с химична формула (NH4)2S?
Избери един отговор:

Задача 3
Кои са съставните йони в йонното съединение FeCr2O7?
Определи формулата, заряда и броя на всеки йон.
Избери един отговор:

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Все още няма публикации.
Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.