რა არის პოლიატომიური იონი?

პოლიატომიური იონები ატომების კოვალენტურად შეკრული ჯგუფები არიან დადებითი ან უარყოფითი მუხტით, რომლებიც გამოწვეულია სხვა იონთან იონური კავშირის ფორმირებით. ასეთი იონური კომბინაციებისგან წარმოქმნილ ნაერთებს პოლიატომიური იონური ნაერთები ეწოდება, მაგრამ პოლიატომიური იონი ერთიან ერთეულად იქცევა.

პოლიატომიური იონები და იონური ნაერთები მონაწილეობენ ქიმიურ რეაქციებში, როგორიცაა მჟავა-ტუტოვანი, ნალექი და გადაადგილება, ისევე როგორც მონატომიური მეტალის იონები. ისინი იხსნება წყალში, ატარებენ ელექტროენერგიას და ხსნიან ხსნარში, ისევე როგორც სხვა იონებს. მიუხედავად იმისა, რომ ისინი გარეგნულად იქცევიან მონოტომური იონების მსგავსად, მათი შინაგანი სტრუქტურა უფრო რთულდება პოლიატომიურ იონში ორი ან მეტი ატომის არსებობის გამო.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

პოლიათომურ იონს აქვს ორი ან მეტი კოვალენტურად შეკრული ატომი, რომლებიც მოქმედებს როგორც ერთი იონი. პოლიატომიური იონი ქმნის იონურ კავშირებს სხვა იონებთან და მოქმედებს გარედან, როგორც ერთეული, ისევე, როგორც მონატომიური იონები. შედეგად მიღებულ პოლიატომურ იონურ ნაერთებს შეუძლიათ მიიღონ მონაწილეობა სხვადასხვა სახის ქიმიურ რეაქციებში, წყალში გახსნა და დისოციაცია. მიუხედავად იმისა, რომ გარედან ერთიან ერთეულად იქცევა, პოლიათომიური იონის შიდა სტრუქტურა უფრო რთულია, რადგან ორი ან მეტი ატომი ქმნის შიდა კოვალენტურ კავშირებს.

ბევრი გავრცელებული ქიმიკატები არის პოლიატომიური ნაერთები და შეიცავს პოლიათომურ იონებს. მაგალითად, გოგირდის მჟავა, ქიმიური ფორმულა H₂ᲘᲡᲔ₄, შეიცავს წყალბადის იონებს და პოლიატომულ სულფატ ანიონს SO₄^-2. გოგირდის ატომს აქვს ექვსი ელექტრონი მის გარსში და მათ კოვალენტურად უზიარებს ჟანგბადის ატომებს, რომლებსაც ასევე აქვთ ექვსი ელექტრონი გარეთა გარსებში. ჟანგბადის ოთხ ატომს მათ შორის რვა ელექტრონი უნდა ჰქონდეთ გაყოფილი, რაც ორ დეფიციტს ტოვებს. გოგირდის მჟავაში, სულფატური რადიკალი ქმნის იონურ კავშირებს წყალბადის ატომებთან, რომლებიც თითოეულს აძლევს ელექტრონს, რომ გახდეს წყალბადის იონები, H⁺. სულფატ რადიკალი იღებს ორ ელექტრონს, რომ გახდეს SO₄^-2.

პოლიატომური იონების უმეტესობა შეიცავს ჟანგბადს და უარყოფითად დამუხტულ ანიონებს წარმოადგენს, რადგან ჟანგბადის ატომები იზიდავს ელექტრონებს. ამონიუმი ერთ-ერთია დადებითად დამუხტული პოლიატომური იონებიდან ან კათიონებიდან და არ შეიცავს ჟანგბადს.

აზოტს აქვს ხუთი ელექტრონი თავის უკიდურეს გარსში და მას აქვს რვის ადგილი. როდესაც იგი ელექტრონებს კოვალენტურად უზიარებს წყალბადის ოთხ ატომს, წყალბადისგან ხელმისაწვდომია ოთხი ელექტრონი ან ერთი მეტი, ვიდრე საჭიროა. როდესაც ამონიუმი ქმნის იონურ კავშირს ჰიდროქსიდის OH რადიკალთან, დამატებითი ელექტრონი გადადის დასრულებამდე OH ჟანგბადის ატომის შორეული გარსი, რომელსაც ორი ელექტრონი სჭირდება, მაგრამ მხოლოდ ერთი აქვს OH წყალბადისგან ატომი. ელექტრონი NH– დან₄ რადიკალი გადადის OH რადიკალში, რომელიც ქმნის OH^- იონი და NH₄⁺ იონი

როგორც ნებისმიერი მჟავა და ფუძე, პოლიათომიური იონური მჟავები და ბაზები რეაგირებენ წყლისა და მარილის წარმოქმნაზე ნეიტრალიზაციის რეაქციაში. მაგალითად, ზემოთ მოცემული ორი პოლიათომიური ნაერთი, გოგირდმჟავა და ამონიუმის ჰიდროქსიდი, რეაგირებენ წყლისა და ამონიუმის სულფატის წარმოქმნაზე. პოლიატომიური იონები ერთად რჩებიან, თითოეული მათგანი ინარჩუნებს კოვალენტურ კავშირებს, ხოლო წყალბადის და ჰიდროქსიდის იონები აერთიანებენ და ქმნიან წყალს.

ქიმიური რეაქცია ხდება შემდეგნაირად:

2NH₄OH + H₂ᲘᲡᲔ₄ = (NH₄)₂ᲘᲡᲔ₄ + 2 სთ₂ო

ამონიუმის ჰიდროქსიდი წყალში იშლება ამონიუმის და ჰიდროქსიდის იონებად. გოგირდის მჟავა იშლება წყალბადის და სულფატის იონებად. ხსნარში, წყალბადის და ჰიდროქსიდის იონები გაერთიანდებიან და ქმნიან წყალს, ხოლო ამონიუმის და სულფატის იონები რჩებიან ხსნარში. წყლის ამოღების შემთხვევაში, ამონიუმის სულფატი კრისტალდება ხსნარიდან, როგორც ახალი პოლიატომიური იონური ნაერთი.