Многоатомный ион

Карта электростатического потенциала нитрат - иона ( Н О - 3 ). Области полупрозрачного красного цвета вокруг самих красных атомов кислорода обозначают области с наибольшим отрицательным электростатическим потенциалом.

Многоатомный ион (также известный как молекулярный ион ) представляет собой ковалентно связанный набор из двух или более атомов или металлического комплекса , который можно рассматривать как единое целое и имеющий суммарный заряд , отличный от нуля. ^{[ 1 ]} Термин «молекула» может использоваться или не использоваться для обозначения многоатомного иона, в зависимости от используемого определения. Приставка поли- в греческом языке означает «много», но даже ионы из двух атомов обычно называют многоатомными. ^{[ 2 ]}

В более старой литературе многоатомный ион вместо этого мог называться радикалом ( или, реже, радикальной группой ). В современном использовании термин «радикал» относится к различным свободным радикалам , которые представляют собой виды , которые имеют неспаренный электрон и не нуждаются в заряде. ^{[ нужна ссылка ]}^{[ 3 ]}

Простым примером многоатомного иона является гидроксид- ион, который состоит из одного атома кислорода и одного атома водорода, совместно несущих суммарный заряд -1 ; его химическая формула ОЙ ⁻. Напротив, ион аммония состоит из одного атома азота и четырех атомов водорода с зарядом +1; его химическая формула Н Н + 4 .

Многоатомные ионы часто полезны в контексте кислотно-щелочной химии и при образовании солей .

Часто многоатомный ион можно рассматривать как сопряженную кислоту или основание нейтральной молекулы . Например, сопряженным основанием ( серной кислоты H ₂ SO ₄ ) является многоатомный гидросульфат- анион ( HSO - 4 ). Удаление другого иона водорода приводит к образованию сульфат- аниона ( SO2-4 . )

Номенклатура многоатомных анионов

Есть несколько шаблонов, которые можно использовать для изучения номенклатуры многоатомных анионов. Во-первых, когда к имени добавляется приставка bi , к формуле иона добавляется водород, и его заряд увеличивается на 1, причем последнее является следствием заряда +1 иона водорода. Альтернативой би- префиксу является использование вместо него слова «водород»: анион, полученный из ЧАС ⁺. Например, рассмотрим карбонат( CO 2− 3 ) ион.

ЧАС ⁺ + СО 2− 3 → ОХО − 3 .

Его называют бикарбонатом или гидрокарбонатом. Этот процесс называется протонированием .

Большинство распространенных многоатомных анионов представляют собой оксианионы , сопряженные основания оксикислот (кислот, полученных из оксидов неметаллических элементов ). Например, сульфат- анион, S O 2− 4 получено из H ₂ SO ₄ , которую можно рассматривать как SO3 + Н ₂ О.

Второе правило основано на степени окисления центрального атома иона, которая на практике часто (но не всегда) напрямую связана с количеством атомов кислорода в ионе, следуя схеме, показанной ниже. В следующей таблице показано хлора семейство оксианионов :

Степень окисления	−1	+1	+3	+5	+7
Название аниона	хлористый	гипохлорит	хлорит	хлорат	перхлорат
Формула	кл. ⁻	ClO ⁻	ClO - 2	ClO - 3	ClO - 4
Структура

По мере увеличения числа атомов кислорода, связанных с хлором, степень окисления хлора становится более положительной. Это приводит к следующей общей закономерности: во-первых, ион -ate считается основным названием; добавление префикса per- добавляет кислород, тогда как замена суффикса -ate на -ite уменьшит количество атомов кислорода на один, а сохранение суффикса -ite и добавление префикса гипо- уменьшает количество атомов кислорода еще на один, и все это без изменения заряжать. Шаблон наименования следует во многих различных сериях оксианионов на основе стандартного корня для этой конкретной серии. В -ите содержится на один кислород меньше, чем в -ате , но разные анионы -ата могут иметь разное количество атомов кислорода.

Эти правила не работают со всеми многоатомными анионами, но они применимы к некоторым из наиболее распространенных. В следующей таблице показано, как эти префиксы используются для некоторых из этих распространенных анионных групп.

бромид	гипобромит	бромит	бромат	пербромат
Бр ⁻	Братан ⁻	Братан ⁻ ₂	Братан ⁻ ₃	Братан ⁻ ₄
йода	гипойодит	йодит	йодат	периодат
я ⁻	ИО ⁻	ИО ⁻ ₂	ИО ⁻ ₃	ИО ⁻ ₄ или ИО ⁵⁻ ₆
сульфид	гипосульфит	сульфит	сульфат	персульфат
С ²⁻	С ₂2О ²⁻ ₂	ТАК ²⁻ ₃	ТАК ²⁻ ₄	ТАК ²⁻ ₅
селенид	гипоселенит	селенит	селенат
Се ²⁻	Се ₂2О ²⁻ ₂	Это ²⁻ ₃	Это ²⁻ ₄
теллурид	гипотеллурит	теллурит	теллюрировать
Te²⁻	ТеО ²⁻ ₂	ТеО ²⁻ ₃	ТеО ²⁻ ₄
нитрид	гипонитрит	нитрит	нитрат	пернитрат
Н ³⁻	Н ₂2О ²⁻ ₂	НЕТ ⁻ ₂	НЕТ ⁻ ₃	НЕТ ⁻ ₄
фосфид	гипофосфит	фосфит	фосфат	перфосфат
П ³⁻	ЧАС ₂ ПО ⁻ ₂	PO ³⁻ ₃	PO ³⁻ ₄	PO ³⁻ ₅
арсенид	гипоарсенит	арсенит	арсенат
Как ³⁻	День ³⁻ ₂	День ³⁻ ₃	День ³⁻ ₄

Некоторые оксо-анионы могут димеризоваться с потерей атома кислорода. приставка пиро , поскольку реакция, в результате которой образуются химические вещества такого типа, часто включает нагревание для образования структур такого типа. Используется ^{[ 4 ]} Приставка пиро также обозначается приставкой ди- . Например, дихромат-ион является димером.

сульфит	пиросульфит
ТАК ²⁻ ₃	С ₂2О ²⁻ ₅
сульфат	пиросульфат
ТАК ²⁻ ₄	С ₂2О ²⁻ ₇
фосфит	пирофосфит
PO ³⁻ ₃	П ₂2О ⁴⁻ ₅
фосфат	пирофосфат
PO ³⁻ ₄	П ₂2О ⁴⁻ ₇
арсенат	пироарсенат
День ³⁻ ₄	Как ₂2О ⁴⁻ ₇
хромат	дихромат
КрО ²⁻ ₄	Кр ₂2О ²⁻ ₇
карбонат	дикарбонат
СО ²⁻ ₃	С ₂2О ²⁻ ₅
селенит	пироселенит
Это ²⁻ ₃	Се ₂2О ²⁻ ₅

Другие примеры распространенных многоатомных ионов

В следующих таблицах приведены дополнительные примеры часто встречающихся многоатомных ионов. Приведены лишь несколько представителей, поскольку число встречающихся на практике многоатомных ионов очень велико.

Анионы
Тетрагидроксиборат	Б(ОН) - 4
Ацетилид	С 2- 2
Этоксид или этанолят	С ₂ Н ₅ О ⁻
Ацетат или этаноат	CH ₃ COO ⁻ или С ₂ Ч ₃ О - 2
Бензоат	С ₆ Н ₅ СОО ⁻ или С ₇ Ч ₅ О - 2
Цитрат	C₆H₅O3−C6H5O3−7
ФОРМАТЫ	ОХОО ⁻
Карбонат	СО 2− 3
оксалат	C₂O2−C2O2−4
Цианид	Китай ⁻
Хромат	CrO 2− 4
Дихромат	Cr₂O2−Cr2O2−7
Бикарбонат или гидрокарбонат	ОЗ – 3
Водород фосфорнокислый	ГПО 2-4
Дигидрофосфат	Ч ₂ ПО − 4
Сульфат водорода или бисульфат	ХСО − 4
Манганат	MnO 2− 4
Перманганат	МnО − 4
оцинкованный	ZnO 2− 2
Алюминат	АлО - 2
вольфрамат	ВО 2−4
Азанид или амид	НХ - 2
Перекись	О 2− 2
Супероксид	О - 2
Гидроксид	ОЙ ⁻
бисульфид	Ш ⁻
Цианат	ОКН ⁻
Тиоцианат	СКН ⁻
Ортосиликат	SiO 4− 4
Тиосульфат	S₂O2−S2O2−3
Азид	Н - 3
Тетрапероксохромат	Cr(O ₂ ) 3− 4

Катионы
Ониевые ионы		Ионы карбения		Другие
Гуанидиний	С( _NH2 ) + 3	Тропилий	С ₇ Ч + 7	Меркурий(Я)	Hg2 + 2
Аммоний	НХ + 4	Трифенилкарбений	(С ₆ Н ₅ ) ₃ С ⁺	Дигидроген	Н + 2
фосфоний	РН + 4	Циклопений	С ₃ Ч + 3
Гидроний	Н ₃ О ⁺	Трифторметил	КФ + 3
Фтороний	Ч ₂ Ф ⁺
Пирилий	С ₅ Н ₅ О ⁺
Сульфоний	Ч ₃ С ⁺

См. также

Ссылки

^ Петруччи, Ральф Х.; Херринг, Ф. Джеффри; Мадура, Джеффри Д.; Биссоннетт, Кэри (2017). Общая химия: принципы и современные приложения (Одиннадцатое изд.). Торонто: Пирсон. п. А50. ISBN 978-0-13-293128-1 .
^ «Ионные соединения, содержащие многоатомные ионы» . www.chem.purdue.edu . Проверено 16 апреля 2022 г.
^ «ИЮПАК – радикал (свободный радикал) (R05066)» . goldbook.iupac.org . Проверено 25 января 2023 г.
^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) « Пиро ». doi : 10.1351/goldbook.P04959

Внешние ссылки

[PetrucciA50-1] Петруччи, Ральф Х.; Херринг, Ф. Джеффри; Мадура, Джеффри Д.; Биссоннетт, Кэри (2017). Общая химия: принципы и современные приложения (Одиннадцатое изд.). Торонто: Пирсон. п. А50. ISBN 978-0-13-293128-1 .

[2] «Ионные соединения, содержащие многоатомные ионы» . www.chem.purdue.edu . Проверено 16 апреля 2022 г.

[3] «ИЮПАК – радикал (свободный радикал) (R05066)» . goldbook.iupac.org . Проверено 25 января 2023 г.

[4] ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) « Пиро ». doi : 10.1351/goldbook.P04959

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]