מהו יון פוליאטומי?

יונים פולי-אטומיים הם קבוצות אטומות קשורות קוולנטית עם מטען חיובי או שלילי הנגרם על ידי יצירת קשר יוני עם יון אחר. תרכובות שנוצרו משילובי יונים כאלה נקראות תרכובות יוניות פולי-אטומיות, אך היון הפולי-אטומי מתנהג כיחידה אחת.

יונים פוליאטומיים ותרכובות יוניות לוקחים חלק בתגובות כימיות כגון בסיס חומצה, משקעים ותזוזה ממש כמו יונים מתכתיים מונומטיים. הם מתמוססים במים, מוליכים חשמל ומתנתקים בתמיסה בדיוק כמו יונים אחרים. בעוד שהם מתנהגים חיצונית כמו יונים מונוטומיים, המבנה הפנימי שלהם מסובך יותר בשל הימצאותם של שניים אטומים או יותר ביון הפוליאטומי.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

ליון פולי-אטומי שני אטומים קשורים קוולנטית או יותר הפועלים כיון יחיד. היון הפוליאטומי יוצר קשרים יונים עם יונים אחרים ופועל חיצונית כיחידה, ממש כמו יונים מונטומיים. התרכובות היוניות הפוליאטומיות שנוצרות יכולות לקחת חלק בסוגים שונים של תגובות כימיות, המתמוססות ומתנתקות במים. בעוד שמתנהגים כיחידה יחידה חיצונית, המבנה הפנימי של יון פולי-אטומי מסובך יותר מכיוון ששניים אטומים או יותר יוצרים קשרים קוולנטיים פנימיים.

כימיקלים נפוצים רבים הם תרכובות פולי-אטומיות ומכילים יונים פולי-אטומיים. לדוגמא, חומצה גופרתית, עם הנוסחה הכימית H₂כך₄, מכיל יוני מימן ואת אניון הגופרתי הפוליאטומי SO₄^-2. באטום הגופרית יש שישה אלקטרונים בקליפה החיצונית שלו והוא חולק אותם באופן קוולנטי עם אטומי החמצן שיש להם גם שישה אלקטרונים בקליפות החיצוניות שלהם. ארבעת אטומי החמצן יצטרכו לחלק שמונה אלקטרונים ביניהם, ולהשאיר גירעון של שניים. בחומצה גופרתית, הרדיקל הגופרתי יוצר קשרים יוניים עם אטומי המימן התורמים אלקטרון כל אחד כדי להפוך ליוני מימן, H⁺. רדיקל הגופרתי מקבל את שני האלקטרונים להיות SO₄^-2.

מרבית היונים הפוליאטומיים מכילים חמצן והם אנונים טעונים שלילית מכיוון שאטומי החמצן מושכים אלקטרונים. אמוניום הוא אחד היונים או הקטיונים הפוליאטומיים הטעונים באופן חיובי ואינו מכיל חמצן.

בחנקן יש חמישה אלקטרונים בקליפה החיצונית ביותר, ויש בו מקום לשמונה. כאשר הוא חולק אלקטרונים באופן קוולנטי עם ארבעה אטומי מימן, ארבעה אלקטרונים זמינים מהמימן או אחד יותר מהנדרש. כאשר אמוניום יוצר קשר יוני עם רדיקל OH הידרוקסיד, האלקטרון הנוסף מועבר להשלמה הקליפה החיצונית ביותר של אטום החמצן OH, הזקוק לשני אלקטרונים אך יש לו רק אחד מהמימן OH אָטוֹם. האלקטרון מה- NH₄ רדיקלי מועבר ל- OH רדיקלי ויוצר OH^- יון ו- NH₄⁺ יוֹן.

כמו כל חומצה ובסיס, חומצות יוניות ובסיסים פוליאטומיים מגיבים ליצירת מים ומלח בתגובת ניטרול. לדוגמא, שתי התרכובות הפוליאומטיות שלעיל, חומצה גופרתית ואמוניום הידרוקסיד, יגיבו ליצירת מים ואמוניום סולפט. היונים הפוליאטומיים נשארים ביחד, כל אחד מהם שומר על הקשרים הקוולנטיים שלהם, בעוד שהמימן והידרוקסיד משתלבים ויוצרים מים.

התגובה הכימית מתרחשת באופן הבא:

2NH₄OH + H₂כך₄ = (NH₄)₂כך₄ + 2H₂או

האמוניום הידרוקסיד במים מתנתק ליוני אמוניום והידרוקסיד. החומצה הגופרתית מתנתקת ליוני מימן וגופרתי. בתמיסה, יוני המימן וההידרוקסיד מתאחדים ליצירת מים ואילו יוני האמוניום והסולפט נשארים בתמיסה. אם מסירים את המים, אמוניום סולפט מתגבש מתוך הפתרון כתרכובת יונית פולי-אטומית חדשה.