Ποιες ουσίες περιέχουν πολυατομικά ιόντα;

Ένα ιόν είναι ένα άτομο που έχει είτε θετικό είτε αρνητικό φορτίο λόγω διαφορετικών αριθμών πρωτονίων και ηλεκτρονίων. Ένα πολυατομικό ιόν, επομένως, είναι ένα φορτισμένο μόριο αποτελούμενο από τουλάχιστον δύο ομοιοπολικά συνδεδεμένα άτομα. Η πλειονότητα των πολυατομικών ιόντων εμφανίζει αρνητικό φορτίο, καθώς έχουν επιπλέον ηλεκτρόνια τα οποία χρησιμοποιούν για να σχηματίσουν ιοντικούς δεσμούς με άλλα μόρια. Υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός ιοντικών ενώσεων που σχηματίζονται από τη σύνδεση ενός πολυατομικού ιόντος και ενός μετάλλου. Ωστόσο, υπάρχουν αρκετές πιο κοινές ενώσεις που δίνουν εξαιρετικά παραδείγματα των τύπων ενώσεων που περιέχουν πολυατομικά ιόντα.

Το υδροξείδιο του νατρίου (NaOH) είναι μια πολύ κοινή ένωση ιόντων που αποτελείται από ένα ιόν νατρίου και ένα πολυατομικό ιόν υδροξειδίου. Το ιόν υδροξειδίου αποτελείται από ένα μόριο υδρογόνου συνδεδεμένο ομοιοπολικά με ένα μόριο οξυγόνου με αποτέλεσμα ένα συνολικό μείον ένα φορτίο λόγω ενός επιπλέον ηλεκτρονίου. Έτσι, αυτό το πολυατομικό ιόν θα δωρίσει εύκολα το επιπλέον ηλεκτρόνιο σε άλλο άτομο. Το ίδιο το ιόν νατρίου έχει θετικό φορτίο και χρειάζεται ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο. Επομένως, σχηματίζεται ένας ιοντικός δεσμός μεταξύ του πολυατομικού ιόντος και του ιόντος νατρίου καθώς το ηλεκτρόνιο δίδεται στο άτομο νατρίου δίνοντας στην ένωση υδροξειδίου του νατρίου ένα συνολικό ουδέτερο φορτίο.

Το ανθρακικό ασβέστιο (CaCO3) είναι ένα κοινό συστατικό πολλών τύπων πετρωμάτων και είναι επίσης το βασικό συστατικό στα κελύφη αυγών. Επιπλέον, χρησιμοποιείται ως συμπλήρωμα για τα άτομα που δεν λαμβάνουν αρκετό ημερήσιο ασβέστιο. Αποτελείται από ένα ιόν ασβεστίου με ένα συν δύο φορτίο συνδεδεμένο με ένα ανθρακικό ιόν αποτελούμενο από ένα κεντρικό άτομο άνθρακα ομοιοπολικά συνδεδεμένο με τρία άτομα οξυγόνου. Το ανθρακικό ιόν είναι ένα πολυατομικό ιόν που έχει δύο επιπλέον ηλεκτρόνια δίνοντάς του ένα συνολικό μείον δύο φορτία. Έτσι, αυτά τα ηλεκτρόνια δωρίζονται στο άτομο ασβεστίου σχηματίζοντας έναν ιοντικό δεσμό μεταξύ των δύο χημικών ειδών.

Υπάρχουν πολλά οξέα που περιέχουν πολυατομικά ιόντα όπως: φωσφορικό οξύ (H3PO4), νιτρικό οξύ (HNO3) και θειικό οξύ (H2SO4). Αυτές οι ενώσεις αποτελούνται από ένα πολυατομικό ιόν συνδεδεμένο με μόρια υδρογόνου. Σε διάλυμα, αυτά τα δύο είδη διαχωρίζονται στα αντίστοιχα είδη τους με αποτέλεσμα ελεύθερα ιόντα υδρογόνου. Η συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου σε διάλυμα καθορίζει το ρΗ, καθώς ένα ισχυρό οξύ έχει υψηλή συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου και χαμηλή τιμή ρΗ.

Τα πολυατομικά ιόντα που προσδιορίστηκαν προηγουμένως ήταν όλα ανιόντα, που σημαίνει ότι έχουν συνολικά αρνητικό φορτίο. Ωστόσο, υπάρχουν μερικά παραδείγματα πολυατομικών ιόντων με συνολικά θετικά φορτία, που ονομάζονται «κατιόντα», που μπορούν να σχηματίσουν ενώσεις με άλλα πολυατομικά ιόντα. Ίσως το πιο κοινό θετικά φορτισμένο πολυατομικό ιόν αποτελείται από ένα μόριο αζώτου ομοιοπολικά συνδεδεμένο με τέσσερα μόρια υδρογόνου δίνοντας στο είδος ένα συνολικό συν ένα φορτίο. Αυτό το πολυατομικό ιόν ονομάζεται «αμμώνιο» και συνδυάζεται εύκολα με το νιτρικό πολυατομικό ιόν που σχηματίζει νιτρικό αμμώνιο (NH4NO3).