Mikä on polyatominen ioni?

Polyatomiset ionit ovat kovalenttisesti sitoutuneita atomiryhmiä, joiden positiivinen tai negatiivinen varaus johtuu ionisidoksen muodostumisesta toisen ionin kanssa. Sellaisista ioniyhdistelmistä muodostuneita yhdisteitä kutsutaan polyatomisiksi ioniyhdisteiksi, mutta polyatominen ioni käyttäytyy yhtenä yksikkönä.

Polyatomiset ionit ja ioniyhdisteet osallistuvat kemiallisiin reaktioihin, kuten happo-emäs, saostuminen ja siirtyminen, kuten monatomiset metalli-ionit. Ne liukenevat veteen, johtavat sähköä ja hajoavat liuoksessa kuten muutkin ionit. Vaikka ne käyttäytyvät ulkoisesti kuten monatomiset ionit, niiden sisäinen rakenne on monimutkaisempi johtuen kahden tai useamman atomin esiintymisestä polyatomisessa ionissa.

TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)

Polyatomisella ionilla on kaksi tai useampia kovalenttisesti sitoutuneita atomeja, jotka toimivat yhtenä ionina. Polyatominen ioni muodostaa ionisidoksia muiden ionien kanssa ja toimii ulkoisesti yhtenä yksikkönä, aivan kuten monatomiset ionit. Tuloksena olevat polyatomiset ioniyhdisteet voivat osallistua erityyppisiin kemiallisiin reaktioihin liukenemalla ja hajoamalla vedessä. Vaikka käyttäytyy yhtenä yksikkönä ulkoisesti, polyatomisen ionin sisäinen rakenne on monimutkaisempi, koska kaksi tai useampia atomeja muodostaa sisäisiä kovalenttisia sidoksia.

Monet yleiset kemikaalit ovat polyatomisia yhdisteitä ja sisältävät polyatomisia ioneja. Esimerkiksi rikkihappo, jolla on kemiallinen kaava H₂NIIN₄, sisältää vetyioneja ja polyatomisen sulfaattianionin SO₄^-2. Rikkiatomin ulkokuoressa on kuusi elektronia, ja se jakaa ne kovalenttisesti happiatomien kanssa, joiden ulkokuorissa on myös kuusi elektronia. Neljällä happiatomilla olisi oltava kahdeksan elektronia jaettuna niiden välillä, jättäen kahden alijäämän. Rikkihapossa sulfaattiradikaali muodostaa ionisidoksia vetyatomien kanssa, jotka luovuttavat kumpikin elektronin vetyioneiksi, H⁺. Sulfaattiradikaali vastaanottaa kaksi elektronia tullakseen SO: ksi₄^-2.

Suurin osa polyatomisista ioneista sisältää happea ja ovat negatiivisesti varautuneita anioneja, koska happiatomit houkuttelevat elektroneja. Ammonium on yksi harvoista positiivisesti varautuneista polyatomisista ioneista tai kationeista eikä sisällä happea.

Typen uloimmassa kuoressa on viisi elektronia, ja siinä on tilaa kahdeksalle. Kun se jakaa elektronit kovalenttisesti neljän vetyatomin kanssa, vedystä on saatavana neljä elektronia tai yksi enemmän kuin tarvitaan. Kun ammonium muodostaa ionisidoksen hydroksidi-OH-radikaalin kanssa, ylimääräinen elektroni siirtyy täydelliseksi OH-happiatomin uloin kuori, joka tarvitsee kaksi elektronia, mutta jolla on vain yksi OH-vedystä atomi. NH: n elektroni₄ radikaali siirtyy OH-radikaalille, jolloin muodostuu OH^- ioni ja NH₄⁺ ioni.

Kuten kaikki hapot ja emäkset, polyatomiset ionihapot ja emäkset reagoivat muodostaen veden ja suolan neutralointireaktiossa. Esimerkiksi edellä mainitut kaksi polyatomista yhdistettä, rikkihappo ja ammoniumhydroksidi, reagoivat muodostaen vettä ja ammoniumsulfaattia. Polyatomiset ionit pysyvät yhdessä, kumpikin säilyttäen kovalenttiset sidoksensa, kun taas vety- ja hydroksidi-ionit muodostavat veden.

Kemiallinen reaktio tapahtuu seuraavasti:

2NH₄OH + H₂NIIN₄ = (NH₄)₂NIIN₄ + 2H₂O

Vedessä oleva ammoniumhydroksidi hajoaa ammonium- ja hydroksidi-ioneiksi. Rikkihappo hajoaa vety- ja sulfaatti-ioneiksi. Liuoksessa vety- ja hydroksidi-ionit yhdistyvät muodostaen vettä, kun taas ammonium- ja sulfaatti-ionit pysyvät liuoksessa. Jos vesi poistetaan, ammoniumsulfaatti kiteytyy liuoksesta uutena polyatomisena ionisena yhdisteenä.