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 , 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 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: 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-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).
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»: аниона, полученного из H + . Например, рассмотрим карбонат ( CO2-3) ион.
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 O2-4, получается из H 2 SO 4 , которую можно рассматривать как SO 3 + H 2 O .
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 семейство оксианионов хлора :
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.
Некоторые оксо-анионы могут димеризоваться с потерей атома кислорода. Используется приставка пиро , поскольку реакция, в результате которой образуются химические вещества такого типа, часто включает нагревание для образования структур такого типа. [4] Приставка пиро также обозначается приставкой ди- . Например, дихромат-ион является димером.
В следующих таблицах приведены дополнительные примеры часто встречающихся многоатомных ионов. Приведены лишь несколько представителей, поскольку число встречающихся на практике многоатомных ионов очень велико.