الأيونات متعددة الذرات: قائمة وتمارين - كيمياء - 2025

و أيونات متعدد الذرات هي تلك التي تحتوي على اثنين أو أكثر من الذرات، لذلك هي معروفة ايضا باسم الأيونات الجزيئية. في المقابل ، تحتوي الأيونات أحادية الذرة على ذرة واحدة فقط ، وهي مشتقة من اكتساب أو فقدان الإلكترونات التي تعاني منها عناصر الجدول الدوري.

على سبيل المثال ، إذا ألقينا نظرة على المعادن ، فسنحصل على الكاتيونات: Na ⁺ ، Mg ²⁺ ، Ga ³⁺ ، Ti ⁴⁺ ، إلخ. وفي الوقت نفسه ، العناصر غير المعدنية في جوهرها ستعطينا الأنيونات: O ² ، S ² ، F ^- ، N ³ ، إلخ. فيها الشحنة الأيونية موضعية بالكامل ، وإلى حد ما يحدث الشيء نفسه مع الأيونات متعددة الذرات ؛ بالرغم من وجود آلاف الاستثناءات.

في جص الزخرفة نجد أيون الكبريتات ، وهو متعدد الذرات ويرافقه أيضًا جزيئات الكالسيوم والماء. المصدر: Pixnio

في أيون متعدد الذرات ، عادةً ما تقع الشحنة السالبة على الذرات الأكثر كهربيًا ، ولن يكون مثل هذا الوضع ممكنًا إلا إذا كانت هناك روابط تساهمية داخلية. نظرًا لوجود روابط تساهمية ، فإننا نواجه جزيءًا مشحونًا أو مركبًا معدنيًا. هذه الأنواع من الأيونات منتشرة بشكل كبير في الكيمياء العضوية.

في الكيمياء غير العضوية ، على سبيل المثال ، أحد أشهر الأيونات هو أنيون الكبريتات SO ₄ ^2-. كما يمكن رؤيته ، فإنه يحتوي على عنصرين: الكبريت والأكسجين ، اللذان يضيفان ما يصل إلى إجمالي خمس ذرات مرتبطة بروابط SO. SO ₄ ^2- جزء من الجبس وأنواعه المعدنية ، ويستخدم على نطاق واسع منذ العصور القديمة في أعمال البناء.

قائمة الأيونات المتعددة الذرات الأكثر شيوعًا

سيتم ذكر بعض الأيونات متعددة الذرات الأكثر شيوعًا أدناه. اثنان منهم ، مهمان في كيمياء الحلول ، يأتيان من نفس الماء.

الهيدرونيوم

كاتيون الهيدرونيوم ، H ₃ O ⁺ ، هو أحد أبسط الكاتيونات متعددة الذرات. تتواجد الشحنة الموجبة على ذرة الأكسجين المركزية. يتولد عندما يكتسب جزيء الماء الهيدروجين.

هيدروكسيل

يُعرف أيضًا باسم الهيدروكسيل ، OH ^- ، هو أنيون متعدد الذرات يتكون من ذرتين مترابطتين تساهميًا ، OH. الشحنة السالبة موجودة على ذرة الأكسجين ، وتتولد عندما يفقد جزيء الماء الهيدروجين.

كربونات

تم العثور على أنيون الكربونات ، CO ₃ ^2- ، في الحجر الجيري والرخام ، وكذلك الطباشير على السبورات. يتم فصل شحنتيها السالبتين عن طريق الرنين بين ذرات الأكسجين الثلاث ، حيث يكون الكربون هو الذرة المركزية.

نترات

أنيون النترات ، NO ₃ ^- ضروري للنباتات ، له بنية مشابهة جدًا لتلك الموجودة في الكربونات. مرة أخرى ، يتم فصل الشحنة السالبة بين الأكسجين لأنهم أكثر الذرات كهرسلبية.

الأمونيوم

بعد الهيدرونيوم ، يعتبر الأمونيوم NH ₄ ⁺ أكثر الكاتيونات صلة لأنه مشتق من الأمونيا ، وهو غاز أساسي لعمليات صناعية لا حصر لها. النيتروجين هو الذرة المركزية ، وعلى الرغم من كونه الأكثر كهرسلبية ، إلا أنه يحتوي على شحنة موجبة نتيجة لفقد الإلكترون عند تكوين أربع روابط NH.

بيروكسيد

أنيون البيروكسيد ، O ₂ ^2- ، خاص لأنه ثنائي الذرة ومتجانس النواة ، وله رابطة OO.

أكسالات

أنيون الأكسالات ، C ₂ O ₄ ^2- ، مشتق من حمض الأكساليك ، وهو حرفياً حجر في الكلى.

فوسفات

أنيون الفوسفات ، PO ₄ ^3- ، له شحنة كبيرة ، والتي يتم فصلها بين ذرات الفوسفور الأربع عن طريق الرنين. توجد في معادن وفيرة وتشكل بلورات عظامنا.

السيانيد

أنيون السيانيد ، CN ^- هو أيضًا ثنائي الذرة ولكنه غير نووي. توجد الشحنة السالبة على ذرة النيتروجين ، ولها رابطة ثلاثية ، C≡N ^-.

خلات

الأسيتات ، CH ₃ COO ^- ربما تكون أكثر أنيون عضوي متعدد الذرات تمثيلا. لاحظ أنه يحتوي على ثلاثة عناصر وطابع جزيئي أكثر من الأيونات الأخرى (روابط تساهمية أكثر). يمكن الحصول على هذا الأنيون من الخل المعادل ببيكربونات الصوديوم.

برمنجنات

حتى الآن لا يوجد أيون متعدد الذرات يحتوي على ذرة مركزية ليست عنصرًا كهربيًا غير معدني. ومع ذلك ، في حالة البرمنجنات ، فإن الذرة المركزية عبارة عن معدن انتقالي ، منجنيز ، MnO ₄ ^- ، مع عدم تمركز الشحنة السالبة بين ذراتها الأربع.

من السهل التعرف على هذا الأنيون لأن مركباته عادة ما تحتوي على بلورات بنفسجية زاهية ، والتي تلطخ محاليلها بنفس اللون.

كرومات

على غرار حالة البرمنجنات ، يحتوي الكرومات CrO ₄ ^2- على الكروم كذرة مركزية. على عكس MNO ₄ ^- ، كرومات هو ثنائي التكافؤ، وهذا اللون من حلولها ليست الأرجواني ولكن الأصفر.

تمارين

التمرين 1

ما هي الأيونات التي تشكل الملح التالي؟ NH ₄ NaCO ₃

الصيغة الكيميائية يكشف بالفعل في حد ذاته وجود الموجبة الصوديوم، الصوديوم ⁺ ، نظرا لأنه سيكون دائما متعدد الذرات وليس تشكيل روابط تساهمية. على اليمين ، يمكن التعرف على أنيون الكربونات ، CO ₃ ^2- ، على الفور ؛ بينما على اليسار تبرز كاتيون الأمونيوم. لذلك ، فإن الأيونات هي: NH ₄ ⁺ و Na ⁺ و CO ₃ ^2- (كربونات الصوديوم والأمونيوم).

تمرين 2

ما الأيونات التي يتكون منها الملح التالي وكم عدد منها في كل صيغة؟ MgKPO ₄

مرة أخرى ، نبحث عن الأيونات أحادية الذرة أولاً ؛ في هذه الحالة ، البوتاسيوم ، K ⁺ ، والمغنيسيوم ، Mg ²⁺. لقد تركنا مع أنيون الفوسفات ، PO ₄ ^3- ، مرئي على الجانب الأيمن من الصيغة. حسب الصيغة ، لدينا بعد ذلك أيون واحد من كل منهما ، تكون النسبة 1: 1: 1 (1 Mg ²⁺: 1 K ⁺: 1 PO ₄ ^3-).

التمرين 3

ما الأيونات الموجودة في المركب التالي؟ ألوه ₃. هل هناك مشكلة في ذلك؟

الصيغة تدعو إلى الارتباك. يمكن أيضًا كتابة هذا على النحو التالي: AlH ₃ O. لذلك ، سيكون له كاتيونان: Al ³⁺ و H ₃ O ⁺ ، مما ينتهك الحفاظ على الحياد الأيوني. يجب بالضرورة أن تكون هناك شحنات سالبة تتعارض مع هذه الشحنات الموجبة الأربعة.

بالنظر إلى هذا المنطق ، لا يمكن أن يوجد المركب AlOH ₃. وماذا عن Al (OH) ₃ ؟ لا يزال يحتوي على الكاتيون ثلاثي التكافؤ Al ³⁺ ، ولكن الآن لديه أنيون معروف جيدًا: الهيدروكسيل ، OH ^-. يجب أن يكون هناك ثلاثة OH ^- لتحييد الشحنة الموجبة لـ Al ³⁺ ، ولهذا السبب تكون النسبة 1: 3 (1 Al ³⁺: 3 OH ^-).

التمرين 4

ما الأيونات الموجودة في المركب التالي؟ K ₂ Ti (CN) ₄

من مثال Al (OH) ₃ نعلم أن ما بداخل الأقواس هو أنيون متعدد الذرات ؛ في هذه الحالة ، السيانيد ، CN ^-. وبالمثل ، فإن البوتاسيوم هو كاتيون أحادي الذرة K ^{+ ،} ولوجود اثنين منه في الصيغة ، فإنهما سيضيفان شحنتين موجبتين. سنفتقد شحنتين موجبتين أخريين ، والتي يمكن أن تأتي فقط من التيتانيوم ، Ti ²⁺.

لذلك ، يحتوي K ₂ Ti (CN) ₄ على الأيونات التالية: K ⁺ و Ti ²⁺ و CN ^- ، بنسبة 2: 1: 4 (2 K ⁺: 1 Ti ²⁺: 4 CN ^-).

المراجع

1. ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). كيمياء (الطبعة الثامنة). سينجاج ليرنينج.
2. غراهام سولومونز تي دبليو ، كريج ب. فريهل. (2011). الكيمياء العضوية. الأمينات. (الطبعة ^{العاشرة}). وايلي بلس.
3. ويكيبيديا. (2020). أيون متعدد الذرات. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
4. جامعة واشنطن. (2001). جداول الأيونات متعددة الذرات المشتركة. تم الاسترجاع من: chemistry.wustl.edu
5. هيلمنستين ، آن ماري ، دكتوراه. (12 يناير 2019). أيون متعدد الذرات: تعريف وأمثلة. تم الاسترجاع من: thinkco.com
6. أكاديمية خان. (2020). أيونات متعدد الذرات. تم الاسترجاع من: es.khanacademy.org