Przykłady jonów wieloatomowych: definicja, struktura, charakterystyka

Jony wieloatomowe są naładowanymi gatunkami, które zawierają więcej niż jeden atom połączony wiązaniami kowalencyjnymi. Przykłady jonów poliatomowych, które omówimy w tym artykule to:

• Amonu
• Octan
• Węglan
• Chromian
• Cyjanek
• Wodorotlenek
• Azotan
• Azotyn
• Szczawian
• fosforan
• Tiocyjanian

Jon amonowy

Jest to dodatnio naładowany jon wieloatomowy o wzorze chemicznym NH₄+. Ma geometria czworościenna (sp³ hybrydyzacja).Powstaje w wyniku reakcji wodnego amoniaku i kwasów.

NH₃ + H⁺ → NH₄⁺

Jeśli dodamy stężony wodorotlenek do wodnego roztworu amonu, czerwony papierek lakmusowy (zwilżony) zmieni kolor na niebieski; służy do wykrywania jonów amonowych. Jest ważnym źródłem azotu dla wielu gatunków roślin. Struktura Lewisa jon amonowy podano poniżej:

Jon octanowy

Jest to jon naładowany ujemnie o wzorze chemicznym CH₃GRUCHAĆ^-. Powstaje przez usunięcie protonu z grupy karboksylowej kwasu octowego.

Aby wykryć jony octanowe, dodajemy etanol i stęż. H₂SO₄ do soli kwasu octowego i podgrzać, obecność owocowego zapachu potwierdza obecność jony octanowe. Służy do wyściełania tkanin w szatach i strojach wypoczynkowych. Jest również stosowany jako prekursor acetylo-CoA do syntezy komórek tłuszczowych. The struktura Lewisa jonów octanowych podano poniżej:

Jon węglanowy

Jest to jon naładowany ujemnie o jednym wzorze chemicznym CO₃^2- ułożone w trygonalnej geometrii płaskiej.

Jony węglanowe zmiękczają wodę i są wykorzystywane w produkcji przemysłu papierniczego i szklarskiego. Gdy do soli zawierającej jon węglanowy dodamy rozcieńczony kwas siarkowy, następuje musowanie z wydzielaniem dwutlenku węgla (bezbarwny i bezwonny gaz). The struktury Lewisa jonów węglanowych pokazano poniżej:

Jon chromianowy

Są to aniony obecne w solach chromianowych. Jego wzór chemiczny to CrO₄^2- i jest silnym środkiem utleniającym i ma jasnożółty kolor.

Mają geometrię czworościenną. Chromiany są stosowane w tuszach i barwnikach jako pigmenty, w chromowaniu (w celu pozbycia się korozji), wykańczaniu skóry i zabezpieczaniu przed korozją metali. Pb²⁺, Ag⁺ i Ba²⁺ tworzy trudno rozpuszczalny osad z jonami chromianowymi. PbCrO₄ i BaCrO₄ tworzą żółty osad, podczas gdy Ag₂CrO₄ tworzy ceglastoczerwony osad. Służy do wykrywania jonów chromianowych.

Jon cyjankowy

Jest anionem zawierającym grupę C≡N (węgiel potrójnie związany z azotem) i jest sprzężoną zasadą cyjanowodoru. Ma liniową geometrię z ujemnym ładunkiem na atomie węgla.

Głównym zastosowaniem cyjanku jest wydobycie złota i srebra. Jony cyjankowe są również wykorzystywane do produkcji związków zawierających CN (zwykle nitryle). Dodajemy stęż. H₂SO₄ do roztworu zawierającego cyjanki; powstaje gaz cyjanowodorowy i kolor reakcji zmienia się z jasnozielonego na niebieski.

Jon wodorotlenkowy

Jest anionem o wzorze chemicznym OH^- pochodzący z zasady (NaOH, KOH, Ca(OH)₂) lub wody przez utratę protonu.

Wodorotlenki są wykorzystywane do produkcji papieru, masy celulozowej, mydeł i detergentów. Jeśli dodamy sól amonową do zasady zawierającej jony wodorotlenkowe, wydzieli się gazowy amoniak (co można wykryć przez zanurzenie szklanego pręta w stężonym HCl, gazowy amoniak da stałe białe opary).

Jon azotanowy

Jest anionem o wzorze chemicznym NO₃^2- , utworzony przez utratę protonu z kwasu azotowego.

Azotany są używane jako utleniacze, nawozy i materiały wybuchowe. Aby wykryć jony azotanowe, dodajemy stężony H₂SO₄ do soli zawierającej jony azotanowe, schłodzić, a następnie dodać FeSO₄ do niego. Ciemnobrązowy pierścień potwierdza obecność jonów azotanowych.

Jon azotynowy

Azotyn jest anionem o wzorze chemicznym NO₂^- i pochodzi z kwasu azotawego. Ma wygięty kształt z sp² hybrydyzacja.

Służą do przygotowania barwników azowych i innych barwników. Po rozcieńczeniu H₂SO₄ dodaje się do soli zawierającej azotyny, czerwonawo-brązowe opary NO₂ obserwuje się gaz.

Jon szczawianowy

Jest anionem kwasu dikarboksylowego o wzorze C₂O₄^2- który jest używany jako metabolit ludzki i roślinny.

Stosowane są jako reduktory (szczawian strontu i baru), w fotografii oraz do usuwania plam z tuszu. Anion szczawianowy występuje w geometrii płaskiej (jak szczawian potasu) i niepłaski w innych przypadkach (jak szczawian cezu). Wolny anion szczawianowy ma ortogonalny D_2h Struktura.

Dodatek stężonego H₂SO₄ do soli szczawianowej wytwarza bezbarwny, bezwonny gaz (CO₂), co powoduje, że woda wapienna staje się mleczna (wykrywanie jonów szczawianowych).

Jon fosforanowy

Jest anionem o wzorze chemicznym PO₄^3- i pochodzi z utraty trzech protonów z kwasu fosforowego. Ma geometrię czworościenną.

Jest stosowany w nawozach. Fosforan jony dostarczają energii komórkom i są ważne do tworzenia kości i zębów.

Do wykrywania jonów fosforanowych dodajemy stęż. HNO₃ i molibdenian amonu do roztworu zawierającego jony fosforanowe i ogrzać. Obserwuje się kanarkowożółty osad fosfomolibdenianu amonu, co potwierdza obecność jonów fosforanowych.

Jon siarczanowy

Jest siarka oksoanion o wzorze chemicznym SO₄^2- i pochodzi z kwasu siarkowego przez deprotonowanie obu grup OH. Ma geometrię czworościenną.

Ma różne zastosowania przemysłowe. Wykorzystywany jest do produkcji gipsu, jako elektrolit w ogniwach galwanicznych oraz jako detergent w preparatach szamponowych. Wodny roztwór jonów siarczanowych zawierających sól (zakwaszony kwasem octowym) reaguje z BaCl₂ z wytworzeniem białego osadu BaSO₄.

Jon siarczynowy

Jest to również oksoanion siarki, ale o wzorze chemicznym SO₃^2- i jest sprzężoną zasadą wodorosiarczynu.

Stosowane są jako konserwanty, środki wybielające i odchlorowujące. Ma trójkątną geometrię piramidy. Gdy roztwór zawierający jony siarczynowe reaguje z rozcieńczonym H₂SO₄SO₂ wydziela się gaz, który ma zapach palącej się siarki. Gaz ten zamienia papier dwuchromianu potasu (zakwaszony roztworem H₂SO₄) zielony potwierdzający obecność jonów siarczynowych.

Jon tiocyjanianowy

Jest anionem o wzorze chemicznym SCN^- gdzie ładunek ujemny jest dzielony w równym stopniu przez azot i siarkę (ligand ambidentalny). Pochodzi z kwasu tiocyjanowego.

Znajduje zastosowanie w wybielaczach i środkach dezynfekujących oraz do przygotowania tiosiarczanu srebra, który hamuje korozję stali. Jest ważnym odczynnikiem spektrofotometrycznym. Po dodaniu azotanu żelaza do roztworu zawierającego jony tiocyjanianowe obserwuje się krwistoczerwony kolor.

Wnioski

Omówiliśmy trzynaście ważne przykłady jonów wieloatomowych, ich zastosowania, geometrię molekularną, strukturę Lewisa i jakościowe testy ich wykrywania.

Nandita Biswas

Cześć…. Jestem Nandita Biswas. Ukończyłam studia magisterskie na kierunku Chemia ze specjalizacją w chemii organicznej i fizycznej. Zrealizowałem także dwa projekty z chemii. Jeden dotyczył szacowania kolorymetrycznego i oznaczania jonów w roztworach. Inni z Solvatochromism badają fluorofory i ich zastosowania w chemii, a także ich właściwości układania w stosy podczas emisji. Pracuję jako stażysta naukowy na Wydziale Lekarskim.
Połączmy się przez LinkedIn-https://www.linkedin.com/in/nandita-biswas-244b4b179