POLYATOMAIRE IONEN: LIJST EN OEFENINGEN - CHEMIE - 2025

De polyatomaire ionen zijn die met twee of meer atomen, dus ze zijn ook bekend onder de naam moleculaire ionen. Monatomaire ionen daarentegen hebben slechts één atoom en zijn afgeleid van de winst of het verlies van elektronen die worden geleden door de elementen van het periodiek systeem.

Als we bijvoorbeeld naar metalen kijken, krijgen we kationen: Na ⁺ , Mg ²⁺ , Ga ³⁺ , Ti ⁴⁺ , etc. Ondertussen zullen niet-metalen elementen ons in wezen anionen geven: O ^2- , S ^2- , F ^- , N ^3- , enz. In hen is de ionische lading volledig gelokaliseerd, en tot op zekere hoogte gebeurt hetzelfde met polyatomaire ionen; hoewel er duizenden uitzonderingen zijn.

In het gips van de versiering vinden we het sulfaation, dat polyatomisch is en ook vergezeld gaat van calcium- en watermoleculen. Bron: Pixnio

In een polyatomisch ion rust de negatieve lading gewoonlijk op de meest elektronegatieve atomen, en een dergelijke situatie zou alleen mogelijk zijn als er interne covalente bindingen waren. Omdat er covalente bindingen zijn, worden we geconfronteerd met een ionisch geladen molecuul of metaalcomplex. Deze soorten ionen komen veel voor in de organische chemie.

In de anorganische chemie is een van de bekendste ionen bijvoorbeeld het sulfaatanion, SO ₄ ^2- . Zoals te zien is, heeft het twee elementen: zwavel en zuurstof, die samen een totaal van vijf atomen vormen die verbonden zijn door SO-bindingen. SO ₄ ^2- maakt deel uit van gips en zijn mineralogische variëteiten, die sinds de oudheid veel worden gebruikt in bouwwerkzaamheden.

Lijst met de meest voorkomende polyatomaire ionen

Enkele van de meest voorkomende polyatomaire ionen zullen hieronder worden vermeld. Twee ervan, cruciaal in de chemie van oplossingen, komen uit hetzelfde water.

Hydronium

Het hydroniumkation, H ₃ O ⁺ , is een van de eenvoudigste polyatomaire kationen. De positieve lading bevindt zich op het centrale zuurstofatoom. Het wordt gegenereerd wanneer een watermolecuul waterstof krijgt.

Hydroxyl

Ook bekend als hydroxyl, OH ^- , is een polyatomisch anion dat bestaat uit slechts twee covalent gekoppelde atomen, OH. De negatieve lading bevindt zich op het zuurstofatoom en wordt gegenereerd wanneer een watermolecuul waterstof verliest.

Carbonaat

Het carbonaatanion, CO ₃ ^2- , komt voor in kalksteen en marmer, maar ook in krijt op schoolborden. De twee negatieve ladingen worden gedelokaliseerd door resonantie tussen de drie zuurstofatomen, waarbij koolstof het centrale atoom is.

Nitraat

Het nitraatanion, NO ₃ ^- , essentieel voor planten, heeft een structuur die sterk lijkt op die van carbonaat. Nogmaals, de negatieve lading is gedelokaliseerd tussen de zuurstofatomen omdat ze de meest elektronegatieve atomen zijn.

Ammonium

Na hydronium is ammonium, NH ₄ ⁺ , het meest relevante kation omdat het is afgeleid van ammoniak, een essentieel gas voor talloze industriële processen. Stikstof is het centrale atoom en ondanks dat het het meest elektronegatief is, heeft het een positieve lading als gevolg van het verlies van een elektron bij het vormen van vier NH-bindingen.

Peroxide

Het peroxide-anion, O ₂ ^2- , is speciaal omdat het diatomisch en homonucleair is en een OO-binding heeft.

Oxalaat

Het oxalaatanion, C ₂ O ₄ ^2- , is afgeleid van oxaalzuur en is letterlijk een steen in de nieren.

Fosfaat

Het fosfaatanion, PO ₄ ^3- , heeft een grote lading, die door resonantie wordt gedelokaliseerd tussen zijn vier fosforatomen. Het wordt in overvloedige mineralen aangetroffen en vormt de kristallen van onze botten.

Cyanide

Het cyanide-anion, CN ^- , is ook twee atomen maar heteronucleair. De negatieve lading bevindt zich op het stikstofatoom en heeft een drievoudige binding, C≡N ^- .

Acetaat

Acetaat, CH ₃ COO ^- , is misschien wel het meest representatieve organische polyatomaire anion. Merk op dat het drie elementen heeft en een meer moleculair karakter heeft dan de andere ionen (meer covalente bindingen). Dit anion kan worden verkregen uit azijn geneutraliseerd met natriumbicarbonaat.

Permanganaat

Tot dusverre heeft geen enkel polyatomair ion een centraal atoom gehad dat geen elektronegatief niet-metallisch element is. In het geval van permanganaat is het centrale atoom echter een overgangsmetaal, mangaan, MnO ₄ ^- , met de negatieve lading gedelokaliseerd tussen de vier atomen.

Dit anion is gemakkelijk te herkennen omdat de verbindingen ervan meestal helderpaarse kristallen hebben, die hun oplossingen dezelfde kleur geven.

Chromaat

Net als bij permanganaat heeft chromaat, CrO ₄ ^2- , chroom als centraal atoom. In tegenstelling tot MnO ₄ ^- is chromaat tweewaardig en de kleur van de oplossingen is niet paars maar geel.

Opdrachten

Oefening 1

Uit welke ionen bestaat het volgende zout? NH ₄ NaCO ₃

De chemische formule onthult op zichzelf al de aanwezigheid van het natriumkation, Na ⁺ , aangezien het altijd polyatomisch zal zijn en geen covalente bindingen zal vormen. Rechts is het carbonaatanion, CO ₃ ^2- , direct herkenbaar ; terwijl aan de linkerkant het ammoniumkation opvalt. Daarom zijn de ionen: NH ₄ ⁺ , Na ⁺ en CO ₃ ^2- (natrium- en ammoniumcarbonaat).

Oefening 2

Welke ionen vormen het volgende zout en hoeveel daarvan zijn er per formule? MgKPO ₄

Nogmaals, we zoeken eerst naar de mono-atomaire ionen; in dit geval kalium, K ⁺ en magnesium, Mg ²⁺ . We blijven achter met het fosfaatanion, PO ₄ ^3- , zichtbaar aan de rechterkant van de formule. Volgens de formule hebben we dan één ion van elk, waarvan de verhouding 1: 1: 1 (1 Mg ²⁺ : 1 K ⁺ : 1 PO ₄ ^3- ) is.

Oefening 3

Welke ionen heeft de volgende verbinding? AlOH ₃ . Is er een probleem mee?

De formule roept verwarring op. Dit zou ook kunnen worden geschreven als: AlH ₃ O. Daarom zou het twee kationen hebben: Al ³⁺ en H ₃ O ⁺ , waardoor het behoud van ionische neutraliteit wordt geschonden. Er moeten noodzakelijkerwijs negatieve ladingen zijn die deze vier positieve ladingen tegengaan.

Gezien deze redenering kan de verbinding AlOH ₃ niet bestaan. En hoe zit het met Al (OH) ₃ ? Dit heeft nog het driewaardige Al ³⁺ kation , maar nu wel een bekend anion: het hydroxyl, OH ^- . Er moeten drie OH ^- zijn om de positieve lading van Al ³⁺ te neutraliseren , en daarom is de verhouding 1: 3 (1 Al ³⁺ : 3 OH ^- ).

Oefening 4

Welke ionen heeft de volgende verbinding? K ₂ Ti (CN) ₄

Uit het voorbeeld van Al (OH) ₃ weten we dat wat er tussen haakjes staat een polyatomisch anion is; in dit geval cyanide, CN ^- . Evenzo is kalium een ​​K ⁺ mono-atomair kation , en als ze er twee in de formule hebben, zouden ze twee positieve ladingen toevoegen. We zouden twee andere positieve ladingen missen, die alleen van titanium kunnen komen, Ti ²⁺ .

Daarom heeft K ₂ Ti (CN) ₄ de volgende ionen: K ⁺ , Ti ²⁺ en CN ^- , in een verhouding 2: 1: 4 (2 K ⁺ : 1 Ti ²⁺ : 4 CN ^- ).

Referenties

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie (8e ed.). CENGAGE Leren.
2. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organische chemie. Amines. (10 ^e editie.). Wiley Plus.
3. Wikipedia. (2020). Polyatomisch ion. Hersteld van: en.wikipedia.org
4. Washington University. (2001). Tabellen van gewone polyatomaire ionen. Hersteld van: chemistry.wustl.edu
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (12 januari 2019). Polyatomic Ion: definitie en voorbeelden. Hersteld van: thoughtco.com
6. Khan Academy. (2020). Polyatomische ionen. Hersteld van: es.khanacademy.org