MEHRATOMIGE IONEN: LISTE UND ÜBUNGEN - CHEMIE - 2025

Die mehratomigen Ionen sind solche, die zwei oder mehr Atome enthalten, daher sind sie auch unter dem Namen Molekülionen bekannt. Im Gegensatz dazu haben einatomige Ionen nur ein Atom und werden aus dem Gewinn oder Verlust von Elektronen abgeleitet, unter denen die Elemente des Periodensystems leiden.

Wenn wir uns zum Beispiel Metalle ansehen, erhalten wir Kationen: Na ⁺ , Mg ²⁺ , Ga ³⁺ , Ti ⁴⁺ usw. Inzwischen nichtmetallischen Elementen im Wesentlichen geben uns Anionen: O ^2- , S ^2- , F ^- , N ³ , usw. In ihnen ist die Ionenladung vollständig lokalisiert, und bis zu einem gewissen Grad geschieht dasselbe mit mehratomigen Ionen; obwohl es Tausende von Ausnahmen gibt.

Im Gips finden wir das mehratomige Sulfation, das auch von Calcium- und Wassermolekülen begleitet wird. Quelle: Pixnio

In einem mehratomigen Ion ruht die negative Ladung üblicherweise auf den elektronegativsten Atomen, und eine solche Situation wäre nur möglich, wenn es interne kovalente Bindungen gäbe. Da es kovalente Bindungen gibt, stehen wir vor einem ionisch geladenen Molekül oder Metallkomplex. Diese Arten von Ionen sind in der organischen Chemie weit verbreitet.

In der anorganischen Chemie ist beispielsweise eines der bekanntesten Ionen das Sulfatanion SO ₄ ^2- . Wie zu sehen ist, hat es zwei Elemente: Schwefel und Sauerstoff, die insgesamt fünf Atome ergeben, die durch SO-Bindungen verbunden sind. SO ₄ ^2- ist Teil von Gips und seinen mineralogischen Sorten, die seit der Antike in Bauarbeiten weit verbreitet sind.

Liste der häufigsten mehratomigen Ionen

Einige der gebräuchlichsten mehratomigen Ionen werden nachstehend erwähnt. Zwei von ihnen, die für die Chemie von Lösungen von entscheidender Bedeutung sind, stammen aus demselben Wasser.

Hydronium

Das Hydroniumkation H ₃ O ⁺ ist eines der einfachsten mehratomigen Kationen. Die positive Ladung befindet sich am zentralen Sauerstoffatom. Es entsteht, wenn ein Wassermolekül Wasserstoff gewinnt.

Hydroxyl

Auch bekannt als Hydroxyl, OH ^- , ist ein mehratomiges Anion, das aus nur zwei kovalent verknüpften Atomen, OH, besteht. Die negative Ladung befindet sich am Sauerstoffatom und wird erzeugt, wenn ein Wassermolekül einen Wasserstoff verliert.

Karbonat

Das Carbonatanion CO ₃ ^2- kommt in Kalkstein und Marmor sowie in Kreide auf Tafeln vor. Seine zwei negativen Ladungen werden durch Resonanz zwischen den drei Sauerstoffatomen delokalisiert, wobei Kohlenstoff das Zentralatom ist.

Nitrat

Das für Pflanzen essentielle Nitratanion NO ₃ ^- hat eine Struktur, die der von Carbonat sehr ähnlich ist. Wiederum ist die negative Ladung zwischen den Sauerstoffatomen delokalisiert, da sie die elektronegativsten Atome sind.

Ammonium

Nach Hydronium ist Ammonium, NH ₄ ⁺ , das relevanteste Kation, da es aus Ammoniak stammt, einem essentiellen Gas für unzählige industrielle Prozesse. Stickstoff ist das Zentralatom und obwohl es das elektronegativste ist, hat es eine positive Ladung, da es bei der Bildung von vier NH-Bindungen ein Elektron verliert.

Peroxid

Das Peroxidanion O ₂ ^2- ist speziell, weil es zweiatomig und homonuklear ist und eine OO-Bindung aufweist.

Oxalat

Das Oxalatanion C ₂ O ₄ ^2- stammt von Oxalsäure und ist buchstäblich ein Stein in den Nieren.

Phosphat

Das Phosphatanion PO ₄ ^3- hat eine große Ladungsgröße, die durch Resonanz zwischen seinen vier Phosphoratomen delokalisiert wird. Es kommt in reichlich vorhandenen Mineralien vor und bildet die Kristalle unserer Knochen.

Zyanid

Das Cyanidanion CN ^- ist ebenfalls zweiatomig, aber heteronuklear. Die negative Ladung befindet sich am Stickstoffatom und hat eine Dreifachbindung, C≡N ^- .

Acetat

Acetat, CH ₃ COO ^- , ist möglicherweise das repräsentativste organische mehratomige Anion. Beachten Sie, dass es drei Elemente und einen molekulareren Charakter als die anderen Ionen hat (kovalentere Bindungen). Dieses Anion kann aus mit Natriumbicarbonat neutralisiertem Essig erhalten werden.

Permanganat

Bisher hatte kein mehratomiges Ion ein Zentralatom, das kein elektronegatives nichtmetallisches Element ist. Im Fall von Permanganat ist das Zentralatom jedoch ein Übergangsmetall, Mangan, MnO ₄ ^- , wobei die negative Ladung zwischen seinen vier Atomen delokalisiert ist.

Dieses Anion ist leicht zu erkennen, da seine Verbindungen normalerweise hellviolette Kristalle aufweisen, die ihre Lösungen in derselben Farbe färben.

Chromat

Ähnlich wie bei Permanganat hat Chromat, CrO ₄ ^2- , Chrom als Zentralatom. Im Gegensatz zu MnO ₄ ^- ist Chromat zweiwertig und die Farbe seiner Lösungen ist nicht lila, sondern gelb.

Übungen

Übung 1

Welche Ionen bilden das folgende Salz? NH ₄ NaCO ₃

Die chemische Formel zeigt bereits das Vorhandensein des Natriumkations Na ⁺ , da es immer mehratomig ist und keine kovalenten Bindungen bildet. Rechts ist das Carbonatanion CO ₃ ^2- sofort erkennbar ; Auf der linken Seite fällt das Ammoniumkation auf. Daher sind die Ionen: NH ₄ ⁺ , Na ⁺ und CO ₃ ^2- (Natrium- und Ammoniumcarbonat).

Übung 2

Welche Ionen bilden das folgende Salz und wie viele davon gibt es pro Formel? MgKPO ₄

Wieder suchen wir zuerst nach den einatomigen Ionen; in diesem Fall Kalium, K ⁺ und Magnesium, Mg ²⁺ . Wir haben das Phosphatanion PO ₄ ^3- , das auf der rechten Seite der Formel sichtbar ist. Nach der Formel haben wir dann jeweils ein Ion, dessen Verhältnis 1: 1: 1 beträgt (1 Mg ²⁺ : 1 K ⁺ : 1 PO ₄ ^3- ).

Übung 3

Welche Ionen hat die folgende Verbindung? AlOH ₃ . Gibt es ein Problem damit?

Die Formel führt zu Verwirrung. Dies könnte auch wie folgt geschrieben werden: AlH ₃ O. Daher hätte es zwei Kationen: Al ³⁺ und H ₃ O ⁺ , was die Erhaltung der Ionenneutralität verletzt. Es muss notwendigerweise negative Ladungen geben, die diesen vier positiven Ladungen entgegenwirken.

Aufgrund dieser Überlegungen kann die Verbindung AlOH ₃ nicht existieren. Und was ist mit Al (OH) ₃ ? Es hat immer noch das dreiwertige Al ³⁺ -Kation , aber jetzt hat es ein bekanntes Anion: das Hydroxyl OH ^- . Es müssen drei OH ^{- vorhanden sein} , um die positive Ladung von Al ³⁺ zu neutralisieren , und deshalb beträgt das Verhältnis 1: 3 (1 Al ³⁺ : 3 OH ^- ).

Übung 4

Welche Ionen hat die folgende Verbindung? K ₂ Ti (CN) ₄

Aus dem Beispiel von Al (OH) ₃ wissen wir, dass sich in den Klammern ein mehratomiges Anion befindet. in diesem Fall Cyanid, CN ^- . Ebenso ist Kalium ein einatomiges K ⁺ -Kation , und wenn zwei davon in der Formel enthalten sind, würden sie zwei positive Ladungen hinzufügen. Wir würden zwei weitere positive Ladungen vermissen, die nur aus Titan, Ti ^{2+, stammen können} .

Daher hat K ₂ Ti (CN) ₄ die folgenden Ionen: K ⁺ , Ti ²⁺ und CN ^- in einem Verhältnis von 2: 1: 4 (2 K ⁺ : 1 Ti ²⁺ : 4 CN ^- ).

Verweise

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