V prvním příkladu zkus si to! máme určit vzorec fosforečnanu lithného. Správná odpověď je Li3PO4 a nikoli Li2HPO4 jak označujete. Jednalo by se o hydrogenfosforečnan litný.

presne aj ja som sa nechal nachytať, pretože je to blbosť, čo tam dali

Hlavní obsah

Molekulové ionty

Naučíme se pojmenovávat soli obsahující běžné anionty odvozené od kyslíkatých kyselin.

V tomto článku se podíváme na víceatomové ionty. Někdy se jim také říká vícejaderné. Hodně z nich je odvozeno od kyslíkatých kyselin, tak se v českých učebnicích s tímto učivem spíše setkáme u kyslíkatých solí, ale princip je stejný. Tyto ionty obsahují více než jeden atom (tím pádem také více jader atomů). To víceatomové ionty odlišuje jednoatomových iontů, které obsahují pouze jediný atom. Příklady jednoatomových iontů jsou

{Na}^{+}

{Fe}^{3 +}

{Cl}^{-}

a mnoho a mnoho dalších. V tomto článku předpokládáme, že jste se s jednoatomovými ionty, pojmenováváním látek, které se z nich skládají, i zapisováním jejich chemických vzorců již seznámili, takže třeba víte, že NaCl je chlorid sodný.

Pokud si chceš toto téma zopakovat, podívej se na článek o jednoatomových iontech a pojmenovávání iontových sloučenin.

Stavba víceatomových iontů

Víceatomové ionty si můžeme přiblížit tak, že je porovnáme s jednoatomovými. Jednoatomový ion vznikl z atomu ziskem nebo ztrátou elektronu - došlo k ionizaci. Náboj iontu je dán tím, že celkový počet elektronů a celkový počet protonů není stejný. Oproti neutrálnímu atomu zde máme v případě záporně nabitého aniontu elektrony navíc a v případě kladně nabitého kationtu máme elektronů méně. Například takový neutrální atom chlóru, který má atomové (neboli protonové) číslo 17, má 17 protonů a 17 elektronů. Když neutrální atom získá další elektron, stává se anionem. V případě chloru chloridovým aniontem

{Cl}^{-}

Cl + e^{-} \to {Cl}^{-}

17 elektronů 18 elektronů

17 protonů 17 protonů

Po získání jednoho elektronu má chloridový anion 17 protonů a 18 elektronů. Vzhledem k tomu, že má o jeden elektron víc oproti počtu protonů, celkový náboj iontu je 1-.

Stejně tak můžeme víceatomový ion brát jako obdobu molekuly, u které došlo k ionizaci, např. ztrátou nebo získáním elektronu. U víceatomového iontu nese náboj skupina atomů navzájem propojených kovalentními vazbami. Náboj je dán tím, že se jejich celkový počet elektronů nerovná celkovému počtu protonů v této částici. Když zakreslujeme strukturní elektronové vzorce, celkový náboj víceatomového iontu se rovná součtu formálních nábojů každého atomu, který je jeho součástí.

[Co je to formální náboj?]

Jako příklad si vezměme víceatomový iont

{OH}^{-}

, tedy hydroxidový anion. Nalevo je jeho strukturní elektronový vzorec. Obsahuje jeden atom kyslíku a jeden atom vodíku. Čára mezi nimi je kovalentní vazba, která je tvořena dvěma sdílenými elektrony

H

O

. Tečky kolem

O

reprezentují volné elektronové páry. U hydroxidového aniontu má kyslík tři volné elektronové páry, tedy celkem šest volných elektronů.

Celý vzorec víceatomového iontu píšeme do hranatých závorek a za ně vpravo nahoru napíšeme celkový náboj iontu. Vidíme, že hydroxidový anion má náboj 1-, takže tento iont má o jeden elektron více, než jaký je počet protonů v obou jádrech - atomu vodíku plus atomu kyslíku.

Opakování: Kolik protonů a elektronů je v hydroxidovém aniontu?

[Zobrazit odpověď.]

Nejběžnější víceatomové ionty

Víceatomové ionty jsou všude kolem! Mnoho jich jsou anionty kyslíkatých kyselin. Např. hydrogenuhličitanové anionty,

{HCO}_{3}^{-}

, pomáhají zachovat správné pH v naší krvi, zatímco fosforečnanové anionty, neboli fosfáty,

{PO}_{4}^{3 -}

, jsou klíčové pro mnoho metabolických dějů. Pamatovat si náboje a vzorce nejčastějších víceatomových iontů nám v budoucnu pomůže, až budeme studovat iontové sloučeniny a předvídat jejich reaktivitu. Následující tabulka obsahuje několik nejčastějších víceatomových iontů:

\begin{array}{cccc} Vzorec & Název & Vzorec & Název \\ {Hg}_{2}^{2 +} & Rtuťný & {SCN}^{-} & Thiokyanatanový \\ {NH}_{4}^{+} & Amonný & {CO}_{3}^{2 -} & Uhličitanový \\ {NO}_{2}^{-} & Dusitanový & {HCO}_{3}^{-} & Hydrogenuhličitanový \\ {NO}_{3}^{-} & Dusičnanový & {ClO}^{-} & Chlornanový \\ {SO}_{3}^{2 -} & Siřičitanový & {ClO}_{2}^{-} & Chloritanový \\ {SO}_{4}^{2 -} & Síranový (*sulfátový) & {ClO}_{3}^{-} & Chlorečnanový \\ {HSO}_{4}^{-} & Hydrogensíranový & {ClO}_{4}^{-} & Chloristanový \\ {OH}^{-} & Hydroxidový & C_{2} H_{3} O_{2}^{-} ({či CH}_{3} {COO}^{-}) & Acetátový \\ {CN}^{-} & Kyanidový & {MnO}_{4}^{-} & Manganistanový \\ {PO}_{4}^{3 -} & Fosforečnanový (*fosfátový) & {Cr}_{2} O_{7}^{2 -} & Dichromanový \\ {HPO}_{4}^{2 -} & Hydrogenfosforečnanový & {CrO}_{4}^{2 -} & Chromanový \\ H_{2} {PO}_{4}^{-} & Dihydrogenfosforečnanový & O_{2}^{2 -} & Peroxidový \\ C_{2} O_{4}^{2 -} & Oxalátový \end{array}

* V biochemii se často používá cizí název uvedený v závorce.

K víceatomovým iontům v této tabulce se budeme v celém článku dále odkazovat!

[Jak si mám TOLIK iontů zapamatovat?]

Názvy a chemické vzorce sloučenin obsahujících víceatomové ionty

Když už teď spoustu víceatomových iontů známe, pojďme se podívat na to, jak pojmenovávat a zapisovat sloučeniny, ve kterých se vyskytují. Musíme přitom mít na paměti především dvě věci:

Pokud sloučenina obsahuje více než jeden víceatomový ion stejného typu, musíme vzorec iontu vložit do závorek, předtím než v dolním indexu zapíšeme, kolik iontů tohoto typu ve sloučenině je.
Celkový náboj iontové sloučeniny musí být neutrální, což znamená, že součet nábojů z kationtů a aniontů musí dohromady dát nulu. Díky tomuto pravidlu můžeme zjistit vzorec iontové sloučeniny, když známe náboj aniontu a kationtu. Toto pravidlo nám také může pomoci, když chceme vydedukovat náboj iontu a vzorec sloučeniny už známe. ‍

Pojďme si to ukázat na několika příkladech.

Příklad č. 1: Odvození chemického vzorce z názvu

Jaký je chemický vzorec pro hydroxid vápenatý?

Vápník je kov alkalických zemin— patří do 2. skupiny periodické tabulky prvků—má tedy tendenci utvářet kationty s nábojem 2+. Díky tabulce víme, že hydroxid má vzorec

{OH}^{-}

a náboj 1-. Potřebujeme dva ionty hydroxidu, abychom přesně vyrušili náboj 2+ na

{Ca}^{2 +}

. Když budeme vzorec zapisovat,

OH

dáme do závorek a za ni do dolního indexu zapíšeme 2, aby bylo jasné, že jde o dva ionty hydroxidy na každý

{Ca}^{2 +}

kation. Chemický vzorec sloučeniny tedy je ${Ca(OH)}_{2}$ ‍.

Opakování: Jak víme, že ${CaOH}_{2}$ ‍ není správný vzorec pro hydroxid vápenatý?

[Zobrazit odpověď.]

Příklad č. 2: Pojmenování iontových sloučenin obsahujících víceatomové ionty

Jak se nazývá sloučenina s chemickým vzorcem ${Ni}_{3} ({PO}_{4})_{2}$ ‍?

Při pojmenovávání iontových sloučenin nám práci usnadní, když si vzorec nejdříve rozdělíme na kationty a anionty. U této sloučeniny je kation založený na niklu. Nikl je přechodný kov, který dokáže utvářet různé typy kationtů o různých nábojích. To znamená, že musíme zjistit, jaký náboj má ion niklu v této konkrétní sloučenině, abychom ji dokázali správně pojmenovat! Naštěstí známe náboj aniontu - fosforečnan je víceatomový ion, který má vždy náboj 3-. Vzhledem k tomu, že celkový náboj iontové sloučeniny je nula, můžeme využít chemický vzorec a náboj fosforečnanu, a zjistit tak, jaký náboj má ion niklu.

$Celkový náboj = 0 = (počet kationtů \cdot náboj kationtu) + (počet aniontů \cdot náboj aniontu)$ ‍

Když tuto rovnici upravíme, vidíme, že součet nábojů kationtů se musí rovnat

- 1

krát počet nábojů anionů.

$počet kationů \cdot náboj kationtů = - 1 \cdot (počet anionů \cdot náboj aniontů)$ ‍

Dále vložíme známé hodnoty - počet kationtů a aniontů - z chemického vzorce a náboj anionu, a zjistíme náboj niklu:

$\begin{aligned} 3 \cdot náboj kationtů & = - 1 \cdot (2 \cdot 3 -) = 6 + \\ náboj kationtů & = \frac{6 +}{3} = 2 + \end{aligned}$ ‍

Nyní už víme, že kation v naší sloučenině je chlorid nikelnatý. Abychom dokázali pojmenovat celou sloučeninu, začneme názvem kationtu, jenž má náboj v závorce římskými číslicemi a za nímž je název anionu.

Název sloučeniny tedy bude fosforečnan nikelnatý.

Příklad č. 3: Rozebrání iontové sloučeniny na ionty

Jaké ionty nalezneme ve sloučenině ${Ca(MnO}_{4})_{2}$ ‍?

U každé sloučeniny urči, jaký má vzorec, náboj a z jakých iontů se skládá.

Když si rozebíráme vzorec iontové sloučeniny, nejdříve se díváme na vzorce iontů, které známe. V tomto případě si všimneme

{MnO}_{4}^{-}

, tedy manganistanu, jednoho z víceatomových iontů zmíněných v tabulce nahoře. V této sloučenině máme dva ionty manganistanu.

[Jak víme, že ve sloučenině jsou dva ionty manganistanu?]

Manganistan má náboj 1-, výpočet bude

2 \cdot (1

-) = 2

-

. Vzpomeň si, že všechny iontové sloučeniny musí mít celkový náboj nula. Vápník tedy musí být v kationtu přítomen

{Ca}^{2 +}

, aby vyvážil náboj 2- od dvou

{MnO}_{4}^{-}

iontů.

Zkontrolovat si to můžeme takto: "Tvoří vápník běžně kationty s nábojem 2+?" Vápník

Ca

je ve 2. skupině, typicky ztrácí dva elektrony, a tak utváří kationty o náboji 2+. Vypadá to tedy, že naše odpověď odpovídá. Super!

Iontová sloučenina

{Ca(MnO}_{4})_{2}

tak obsahuje jeden

{Ca}^{2 +}

kation a dva

{MnO}_{4}^{-}

aniony.

Často je užitečné si iontovou sloučeninu rozložit na jednotlivé ionty. Například v situaci, kdy je iontová sloučenina rozpuštěná ve vodě a dochází k reakci. Mnoho iontových sloučenin je rozpustných ve vodě a ionty se od sebe oddělí. Ionty se odloučí a účastní se vlastních chemických reakcí nezávisle na dalších iontech v původní iontové sloučenině.

Závěr

Stejně jako vznikají ionty, když neutrální atomy získají elektrony či o ně přijdou, víceatomové ionty vznikají, když neutrální molekula získá či ztratí elektrony. Víceatomový iont je tedy skupina atomů v kovalentní vazbě, která má určitý náboj, protože celkový počet elektronů v molekule se nerovná celkovému počtu protonů v molekule. V Lewisově vzorci víceatomového iontu se musí součet formálních nábojů všech atomů rovnat celkovému náboji iontu.

Znát alespoň ty nejběžnější víceatomové ionty je užitečné, protože díky tomu dokážeme rozpoznat iontové sloučeniny a předvídat jejich reaktivitu. Přestože se může snaha zapamatovat si víceatomové ionty zdát náročná, vzorce, názvosloví i náboje iontů se řídí určitými pravidly, která se můžeme naučit, a pak si nemusíme všechny ionty pamatovat nazpaměť.

Bonus: Když už znáš víceatomové ionty, můžeš si zahrát hru "Najdi víceatomový iont", ve které hledáš příklady sloučenin obsahujících víceatomové ionty v každodenním životě. V tomto článku už jsme jako příklad uvedli jedlou sodu a křídu. Dokážeš přijít na další? Nápověda: podívej se na složení u krému, šamponu nebo zubní pasty. Další příklady můžeš nasdílet v komentářích!

[Citace a odkazy]