IONS POLIATÒMICS: LLISTA I EXERCICIS - QUIMICA - 2025

Els ions poliatòmics són tots aquells que contenen dos o més àtoms, de manera que també se'ls coneix pel nom d'ions moleculars. En contrast, els ions monoatòmics posseeixen un sol àtom, i deriven del guany o pèrdua d'electrons que pateixen els elements de la taula periòdica.

Per exemple, si fem una ullada als metalls, obtindrem cations: Na ⁺, Mg ²⁺, Ga ³⁺, Tu ⁴⁺, etc. Mentrestant, els elements no metàl·lics en essència ens donaran anions: O ^2-, S ^2-, F ^-, N ^3-, etc. En ells la càrrega iònica està plenament localitzada, i en certa mesura passa el mateix amb els ions poliatòmics; encara que hi ha milers d'excepcions.

En el guix de les ornamentacions trobem a l'ió sulfat, el qual és poliatòmic i està acompanyat a més de l'calci i de molècules d'aigua. Font: Pixnio

En un ió poliatòmic, comunament la càrrega negativa reposa sobre els àtoms més electronegatius, i tal situació només seria possible si hi hagués enllaços covalents interns. A l'haver enllaços covalents, estem davant d'una molècula o complex metàl·lic carregats iònicament. Aquest tipus d'ions predominen enormement en la química orgànica.

En la química inorgànica, per exemple, un dels ions més coneguts és l'anió sulfat, SO ₄ ^2-. Com es pot veure, té dos elements: sofre i oxigen, que sumen un total de cinc àtoms units per enllaços SO. El SO ₄ ^2- forma part de l'guix i les seves varietats mineralògiques, àmpliament utilitzats des d'antany en les tasques de construccions.

Llista dels ions poliatòmics més comuns

A continuació s'esmentaran alguns dels ions poliatòmics més comuns. Dos d'ells, crucials en la química de les dissolucions, provenen de la mateixa aigua.

hidroni

El catió hidroni, H ₃ O ⁺, és un dels cations poliatòmics més simples. La càrrega positiva resideix en l'àtom central d'oxigen. Es genera quan una molècula d'aigua guanya un hidrogen.

hidroxil

També conegut com oxidrilo, OH ^-, és un anió poliatòmic que amb prou feines consta de dos àtoms enllaçats covalentment, OH. La càrrega negativa es troba en l'àtom d'oxigen, i es genera quan una molècula d'aigua perd un hidrogen.

carbonat

El anió carbonat, CO ₃ ^2-, es troba en les pedres calcàries i en els marbres, així com en els guixos dels pissarres. Els seus dos càrregues negatives es troben deslocalitzades per ressonància entre els tres àtoms d'oxigen, sent el carboni l'àtom central.

nitrat

El anió nitrat, NO ₃ ^-, essencial per a les plantes, té una estructura molt similar a el de el carbonat. Novament, la càrrega negativa es deslocalitza entre els oxígens per ser els àtoms més electronegatius.

amoni

Després de l'hidroni, l'amoni, NH ₄ ⁺, és el catió més rellevant pel fet que deriva de l'amoníac, un gas imprescindible per a una infinitat de processos industrials. El nitrogen és l'àtom central, i malgrat ser el més electronegatiu, té una càrrega positiva producte de perdre un electró a l'formar 4 enllaços NH.

peròxid

El anió peròxid, O ₂ ^2-, és especial perquè és diatòmic i homonuclear, tenint un enllaç OO.

oxalat

El anió oxalat, C ₂ O ₄ ^2-, deriva de l'àcid oxàlic, i literalment és una pedra als ronyons.

fosfat

El anió fosfat, PO ₄ ^3-, té una gran magnitud de càrrega, la qual es deslocalitza entre els seus quatre àtoms de fòsfor per ressonància. Se li troba en abundants minerals i compon els vidres dels nostres ossos.

cianur

El anió cianur, CN ^-, també és diatòmic però heteronuclear. La càrrega negativa resideix en l'àtom de nitrogen, i té un enllaç triple, C≡N ^-.

acetat

L'acetat, CH ₃ COO ^-, és potser l'anió poliatòmic orgànic més representatiu. Cal notar que té tres elements i un caràcter més molecular que els altres ions (més enllaços covalents). Aquest anió podem obtenir-lo de l'vinagre neutralitzat amb bicarbonat de sodi.

permanganat

Fins ara cap ió poliatòmic ha tingut un àtom central que no sigui un element no metàl·lic i electronegatiu. No obstant això, per al cas de l'permanganat, l'àtom central és un metall de transició, el manganès, MnO ₄ ^-, amb la càrrega negativa deslocalitzada entre els seus quatre àtoms.

Aquest anió és fàcil reconèixer-ho perquè els seus compostos solen tenir cristalls brillants de color violeta, els quals tenyeixen de el mateix color les seves dissolucions.

cromat

Semblant a el cas de l'permanganat, el cromat, CrO ₄ ^2-, té el crom com àtom central. A diferència de l'MnO ₄ ^-, el cromat és divalent, i el color de les seves dissolucions no és violeta sinó groc.

exercicis

exercici 1

Què ions componen la següent sal? NH ₄ Ñaco ₃

La fórmula química ia revela per si sola la presència de l'catió sodi, Na ⁺, ja que sempre serà poliatómico i no formarà enllaços covalents. A la dreta, es reconeix immediatament a l'anió carbonat, CO ₃ ^2-; mentre que a l'esquerra, salta a la vista el catió amoni. Per tant, els ions vénen a ser: NH ₄ ⁺, Na ⁺ i CO ₃ ^2- (carbonat de sodi i amoni).

exercici 2

Què ions componen la següent sal i quants d'ells hi ha per fórmula? MgKPO ₄

Novament, busquem primer els ions monoatòmics; en aquest cas, potassi, K ⁺, i magnesi, Mg ²⁺. Ens queda l'anió fosfat, PO ₄ ^3-, visible a la part dreta de la fórmula. Per fórmula, tenim llavors un ió de cada un, la relació és 1: 1: 1 (1 Mg ²⁺: 1 K ⁺ 1 PO ₄ ^3-).

exercici 3

Què ions té el següent compost? AlOH ₃. Hi ha algun problema amb ell?

La fórmula convida a la confusió. Aquesta pogués escriure també com: AlH ₃ O. Per tant, tindria dos cations: A l' ³⁺ i H ₃ O ⁺, violant la conservació de la neutralitat iònica. Necessàriament ha d'haver càrregues negatives que contraresten aquestes quatre càrregues positives.

Donat aquest raonament, el compost AlOH ₃ no pot existir. ¿I què hi ha de l'A el (OH) ₃ ? Aquest segueix tenint el catió trivalent A l' ³⁺, però ara sí posseeix un anió bastant conegut: el hidroxil, OH ^-. Han haver-hi tres OH ^- perquè neutralitzin la càrrega positiva de l'A el ³⁺, i és per això que la relació és 1: 3 (1 A l' ³⁺: 3 OH ^-).

exercici 4

Què ions té el següent compost? K ₂ Tu (CN) ₄

De l'exemple d'Al (OH) ₃ sabem que el que està dins de l'parèntesi és un anió poliatòmic; en aquest cas, el cianur, CN ^-. Així mateix, el potassi és un catió monoatòmic K ⁺, i havent-hi dos d'ell en la fórmula, sumarien dues càrregues positives. Ens faltarien altres dues càrregues positives, les quals només pot procedir de l'titani, Ti ²⁺.

Per tant, el K ₂ Tu (CN) ₄ té els següents ions: K ⁺, Tu ²⁺ i CN ^-, en una relació 2: 1: 4 (2 K ⁺ 1 Tu ²⁺: 4 CN ^-).

referències

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). Cengage Learning.
2. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organic Chemistry. Amines. (10 ^th edition.). Wiley Plus.
3. Wikipedia. (2020). Polyatomic ió. Recuperat de: en.wikipedia.org
4. Washington University. (2001). Tables of Common Polyatomic Ions. Recuperat de: chemistry.wustl.edu
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (12 de gener de al 2019). Polyatomic Ion: Definition and Examples. Recuperat de: thoughtco.com
6. Khan Academy. (2020). Ions poliatòmics. Recuperat de: es.khanacademy.org