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 который имеет суммарный заряд , не равный нулю. [1] Термин молекула может или не может использоваться для обозначения многоатомного иона, в зависимости от используемого определения. Префикс поли- несет значение «много» на греческом языке, но даже ионы из двух атомов обычно описываются как многоатомные. [2]
В старой литературе многоатомный ион может называться радикалом ( или реже радикальной группой ). В современном использовании термин радикал относится к различным свободным радикалам , которые являются видами , имеющими неспаренный электрон и не нуждающимися в заряде. [ необходима цитата ] [3]
Простым примером многоатомного иона является гидроксид- ион, который состоит из одного атома кислорода и одного атома водорода, совместно несущих чистый заряд −1 ; его химическая формула O H − . Напротив, ион аммония состоит из одного атома азота и четырех атомов водорода с зарядом +1; его химическая формула N H+4.
Многоатомные ионы часто полезны в контексте кислотно-основной химии и при образовании солей .
Часто многоатомный ион можно рассматривать как сопряженную кислоту или основание нейтральной молекулы . Например, сопряженное основание серной кислоты ( H 2 SO 4 ) — это многоатомный анион сульфата водорода ( HSO−4). Удаление другого иона водорода приводит к образованию сульфат- аниона ( SO2−4).
Существует несколько шаблонов, которые можно использовать для изучения номенклатуры многоатомных анионов. Во-первых, когда к названию добавляется префикс bi , к формуле иона добавляется водород, и его заряд увеличивается на 1, что является следствием заряда иона водорода +1. Альтернативой префиксу bi- является использование слова водород вместо него: анион, полученный из H + . Например, рассмотрим карбонат( CO2−3) ион.
Его называют либо бикарбонатом, либо гидрокарбонатом. Этот процесс называется протонированием .
Большинство распространенных многоатомных анионов — это оксианионы , сопряженные основания оксикислот (кислот, полученных из оксидов неметаллических элементов ). Например, сульфат- анион, S O2−4, получен из H 2 SO 4 , что можно рассматривать как SO 3 + H 2 O .
Второе правило основано на степени окисления центрального атома в ионе, которая на практике часто (но не всегда) напрямую связана с числом атомов кислорода в ионе, следуя схеме, показанной ниже. В следующей таблице показано семейство оксианионов хлора :
По мере увеличения числа атомов кислорода, связанных с хлором, степень окисления хлора становится более положительной. Это приводит к следующей общей схеме: во-первых, ион -ate считается базовым именем; добавление префикса per- добавляет кислород, в то время как изменение суффикса -ate на -ite уменьшит количество атомов кислорода на один, а сохранение суффикса -ite и добавление префикса hypo- уменьшает количество атомов кислорода еще на один, и все это без изменения заряда. Схема наименования следует во многих различных сериях оксианионов, основанных на стандартном корне для этой конкретной серии. -ite имеет на один кислород меньше, чем -ate , но разные анионы -ate могут иметь разное количество атомов кислорода.
Эти правила не работают со всеми многоатомными анионами, но они применимы к нескольким из наиболее распространенных. В следующей таблице показано, как эти префиксы используются для некоторых из этих распространенных групп анионов.
Некоторые оксоанионы могут димеризоваться с потерей атома кислорода. Используется префикс пиро , поскольку реакция, которая образует эти типы химикатов, часто включает нагревание для образования этих типов структур. [4] Префикс пиро также обозначается префиксом ди- . Например, дихромат-ион является димером.
В следующих таблицах приведены дополнительные примеры часто встречающихся многоатомных ионов. Приведены лишь некоторые представители, поскольку число многоатомных ионов, встречающихся на практике, очень велико.