Kas ir daudzatomu jons?

Poliatomiskie joni ir kovalenti saistītas atomu grupas ar pozitīvu vai negatīvu lādiņu, ko izraisa jonu saites veidošanās ar citu jonu. Savienojumus, kas veidoti no šādām jonu kombinācijām, sauc par daudzatomiskiem jonu savienojumiem, bet daudzatomu jons izturas kā viena vienība.

Poliatomiskie joni un jonu savienojumi piedalās tādās ķīmiskās reakcijās kā skābes bāzes, nogulsnēšanās un pārvietošanās tāpat kā monatomiskie metāliskie joni. Tie izšķīst ūdenī, vada elektrību un disociē šķīdumā tāpat kā citi joni. Kamēr viņi izturas ārēji kā monatomiskie joni, to iekšējā struktūra ir sarežģītāka divu vai vairāku atomu klātbūtnes dēļ daudzatomu jonā.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Poliatomajam jonam ir divi vai vairāki kovalenti saistīti atomi, kas darbojas kā viens jons. Poliatomiskais jons veido jonu saites ar citiem joniem un ārēji darbojas kā vienība, tāpat kā monatomiskie joni. Iegūtie daudzatomiskie jonu savienojumi var piedalīties dažāda veida ķīmiskajās reakcijās, izšķīdinot un disociējoties ūdenī. Ārēji izturoties kā atsevišķu vienību, daudzatomu jonu iekšējā struktūra ir sarežģītāka, jo divi vai vairāki atomi veido iekšējās kovalentās saites.

Daudzas parastās ķīmiskās vielas ir poliatomi savienojumi un satur daudzatomu jonus. Piemēram, sērskābe ar ķīmisko formulu H₂TĀ₄, satur ūdeņraža jonus un poliatomu sulfāta anjonu SO₄^-2. Sēra atoma ārējā apvalkā ir seši elektroni, un tie kovalenti dalās ar skābekļa atomiem, kuru ārējos apvalkos ir arī seši elektroni. Četriem skābekļa atomiem būtu nepieciešams, lai starp tiem būtu kopīgi astoņi elektroni, atstājot divu deficītu. Sērskābē sulfāta radikāls veido jonu saites ar ūdeņraža atomiem, kas katrs ziedo elektronu, lai kļūtu par ūdeņraža joniem H⁺. Sulfāta radikāļi saņem divus elektronus, lai kļūtu par SO₄^-2.

Lielākā daļa polatomisko jonu satur skābekli un ir negatīvi lādēti anjoni, jo skābekļa atomi piesaista elektronus. Amonijs ir viens no nedaudzajiem pozitīvi uzlādētajiem daudzatomu joniem vai katjoniem un nesatur skābekli.

Slāpekļa visattālākajā apvalkā ir pieci elektroni, un tajā ir vieta astoņiem. Kad tā dala elektronus kovalenti ar četriem ūdeņraža atomiem, no ūdeņraža ir pieejami četri elektroni vai vēl viens, nekā nepieciešams. Kad amonijs veido jonu saiti ar hidroksīda OH radikāļu, papildu elektrons tiek pārnests uz pilnīgu OH skābekļa atoma visattālākais apvalks, kuram nepieciešami divi elektroni, bet no OH ūdeņraža ir tikai viens atoms. Elektrons no NH₄ radikāls tiek pārnests uz OH radikāļu, radot OH^- jonu un NH₄⁺ jonu.

Tāpat kā jebkura skābe un bāze, arī poliaatomiskās jonu skābes un bāzes neitralizācijas reakcijā veido ūdeni un sāli. Piemēram, divi iepriekš minētie daudzatomu savienojumi - sērskābe un amonija hidroksīds - reaģēs, veidojot ūdeni un amonija sulfātu. Poliatomiskie joni paliek kopā, katrs uzturot savas kovalentās saites, savukārt ūdeņraža un hidroksīda joni apvienojas, veidojot ūdeni.

Ķīmiskā reakcija notiek šādi:

2NH₄OH + H₂TĀ₄ = (NH₄)₂TĀ₄ + 2H₂O

Ūdenī esošais amonija hidroksīds sadalās amonija un hidroksīda jonos. Sērskābe disociējas ūdeņraža un sulfāta jonos. Šķīdumā ūdeņraža un hidroksīda joni apvienojas, veidojot ūdeni, savukārt amonija un sulfāta joni paliek šķīdumā. Ja ūdens tiek noņemts, amonija sulfāts izkristalizējas no šķīduma kā jauns daudzatomu jonu savienojums.