یون چند اتمی چیست؟ – توضیح و تفاوت با یون تک اتمی

فیلم آموزش شیمی ۱ – پایه دهم – حل سوالات تشریحی امتحانات نهایی در فرادرس

یکی از مثال‌های ساده یون‌های چند اتمی، مولکول یونی هیدروکسید است. این یون چند اتمی از ترکیب دو اتم اکسیژن و هیدروژن تشکیل شده و دارای بار کلی منفی است. فرمول شیمیایی یون چند اتمی هیدروکسید $OH^-$ است. یکی دیگر از یون‌های چند اتمی رایج، یون آمونیوم است که از ترکیب اتم‌های نیتروژن و هیدروژن تشکیل شده است و بار کلی مثبت دارد. فرمول شیمیایی یون چند اتمی آمونیوم به شکل $NH_4^+$ است. یون‌های چند اتمی معمولا در مباحث واکنش‌های اسید و باز مطرح شده و بررسی می‌شوند.

مولکول‌ یون چند اتمی آمونیوم و هیدروکسید

معمولا یون‌های چند اتمی به عنوان اسید یا باز مزدوج یک ترکیب خنثی در واکنش‌های اسید باز شناخته می‌شوند. برای مثال، باز مزدوج سولفوریک اسید با فرمول شیمیایی $H_2SO_4$ یون چند اتمی هیدروژن سولفات منفی با فرمول شیمیایی $HSO_4^-$ است. در ترکیب یون چند اتمی تعداد پروتون‌ها و نوترون‌ها برابر نیست به همین علت، مولکول کلی، بار الکتریکی دارد.

یادگیری شیمی دهم با فرادرس

تشکیل یون از اتم و ترکیبات یونی از مباحث مهمی هستند که در درس شیمی پایه دهم متوسطه رشته‌های ریاضی و تجربی بیان می‌شود. برای یادگیری یون‌ها و یون‌های چند اتمی نیاز است تا با مفاهیمی مانند آرایش الکترونی فشرده، الکترون ظرفیت و ساختار اتم آشنا شد. این دروس پایه درک مسائل و مباحث مهمی مانند پیوند کووالانسی، ساختار لوویس، موازنه واکنش‌ها، استوکیومتری واکنش و ... است. دانش‌آموزان با یادگیری صحیح و مفهومی این مفاهیم می‌توانند قسمت بسیار زیادی از سوالات کنکور سراسری را به درستی حل کنند. پیشنهاد می‌کنیم برای یادگیری بهتر این مسائل و مفاهیم به مجموعه آموزش فیلم دروس پایه دهم بخش شیمی مراجعه کنید که با زبانی ساده ولی کاربردی به توضیح این مباحث می‌پردازد.

برای دسترسی به مجموعه فیلم آموزش دروس پایه دهم، روی عکس کلیک کنید.

همچنین با مراجعه به فیلم‌های آموزش فرادرس که لینک آن‌ها در ادامه آورده شده است، می‌توانید به آموزش‌های بیشتری در خصوص یون‌های چند اتمی دسترسی داشته باشید.

چند یون چند اتمی رایج

حال که آموختیم تعریف یون چند اتمی چیست، باید چند یون چند اتمی مهم را به خاطر بسپاریم. یون‌های چند اتمی ترکیباتی بسیار مهم هستند که در بسیاری از واکنش‌های شیمیایی استفاده می‌شوند. این ترکیبات نام‌ها و ساختار مخصوص به خود را دارند به همین علت باید مهم‌ترین یون‌های چند اتمی، نام و فرمول شیمیایی آن‌ها را به خاطر بسپارید.

در جدول زیر، مهم‌ترین یون‌های چند اتمی به همراه فرمول شیمیایی آن‌ها ارائه شده است.

نام یون چند اتمی	فرمول شیمیایی
یون آمونیوم	$\text{NH}_4^+$
یون استات	$\text{C}_2\text{H}_3\text{O}_2^-$ یا $\text{CH}_3\text{CO}_2^-$
یون کربنات	$\text{CO}_3^{2-}$
یون کرومات	$\text{CrO}_4^{2-}$
یون هیدروژن کربنات ( بی‌کربنات)	$\text{HCO}_3^-$
یون سیانید	$\text{CN}^-$
یون هیدروکسید	$\text{OH}^-$
یون نیترات	$\text{NO}_3^-$
یون نیتریت	$\text{NO}_2^-$
یون پرمنگنات	$\text{MnO}_4^-$
یون فسفات	$\text{PO}_4^{3-}$
یون هیدوژن فسفات	$\text{HPO}_4^{2-}$
یون دی هیدروژن فسفات	${H_2PO}_4^{2-}$
یون سولفات	$\text{SO}_4^{2-}$
یون سولفیت	$\text{SO}_3^{2-}$
یون دی‌کرومات	$\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}$
یون هیدرونیوم	$H_3O^+$

تصویر زیر راهنمایی کامل از فرمول شیمیایی، نام و شکل یون‌های چند اتمی رایج است.

راهنمای فرمول و نام یون های چند اتمی رایج (برای مشاهده تصویر در اندازه بزرگ‌تر روی آن کلیک کنید.)

نام گذاری یون چند اتمی

حال که آموختیم یون چند اتمی چیست، باید اصول نام‌گذاری این ترکیبات را نیز بیاموزیم. روش‌های متفاوتی ممکن است برای نام‌گذاری یون‌های چنداتمی استفاده شود. در اولین روش، یون‌های چند اتمی هیدروژن‌دار را بررسی می‌کنیم.

یون چند اتمی هیدروژن دار

با اضافه کردن پیشوند «بی» به نام ترکیب یونی چند اتمی نشان می‌دهیم که یک اتم هیدروژن در ساختار آن وجود دارد. اضافه شدن یون هیدروژن یک بار مثبت به ترکیب یون چند اتمی باعث می‌شود بار یون ۱+ شود. یک روش دیگر برای نشان دادن حضور یون هیدروژن در ساختار ترکیب یونی چند اتمی، اضافه کردن پیشوند «هیدروژن» به نام ترکیب است. برای مثال در نام گذاری یون چند اتمی کربن که با نام یون کربنات و با فرمول شیمیایی $CO_3^{2-}$ ساخته می‌شود، به طریق زیر یون بی‌کربنات تولید می‌شود.

$\text{H}^+ + \text{CO}_3^{2-} \rightarrow \text{HCO}_3^-$

در واکنش بالا که با نام واکنش هیدروژنه کردن یا پروتونه کردن شناخته می‌شود، یون چند اتمی بی‌کربنات یا هیدروژن کربنات ساخته می‌شود.

بیشتر ترکیبات یون چند اتمی اکسی‌آنیون‌ها هستند. اکسی آنیون‌ها از ترکیبات باز مزدوج اکسی‌اسید‌ها به دست می‌آیند. اکسی‌اسید‌ها ترکیباتی هستند که از اکسید شدن ترکیبات غیرفلزی به دست می‌ایند. برای مثال یون چند اتمی سولفات یا بار منفی و فرمول شیمیایی $SO_4^{2-}$ از ترکیب اسید سولفوریک به دست می‌آید.

نام گذاری ترکیبات شیمیایی — از صفر تا صد

نام‌گذاری بر اساس عدد اکسایش

دومین روش نام‌گذاری بر اساس عدد اکسایش مواد انجام می‌شود. در این روش عدد اکسایش اتم مرکزی در یون چند اتمی روی نام‌گذاری این ترکیبات اثر می‌گذارد. برای درک بهتر این روش نام‌گذاری به ترکیبات یون چند اتمی که از اکسی‌آنیون‌های کلر به دست آمده‌اند توجه کنید.

یون	عدد اکسایش	نام یون چنداتمی
$Cl^-$	۱-	کلرید
$ClO^-$	۱+	هیپوکلریت
$ClO_2^-$	۳+	کلریت
$ClO_3^-$	۵+	کلرات
$ClO_4^-$	۷+	پرکلرات

همچنان که تعداد اتم‌های اکسیژن در ترکیب افزایش می‌یابد، عدد اکسایش کلر افزایش می‌یابد. این پدیده باعث تغییر نام‌گذاری می‌شود. پسوند «ات» مربوط به نام اصلی باز است. اضافه کردن پیشوند «پر» نشان‌دهنده افزودن یک اکسیژن به ترکیب است. تغییر پیوند «ات» به «یت» نشان‌دهنده کم شدن یک عدد اکسیژن و تغییر پیشوند به «هیپو» نیز نشان‌دهنده اکسیژن کمتر از ترکیب دارای پیوند «یت» است. این روش نام‌گذاری برای بسیاری از اکسی‌آنیون‌ها استفاده می‌شود. در این قانون «یت» یک عدد اتم اکسیژن کمتر از ترکیبی که شامل «ات» است، دارد. این قانون برای تمامی ترکیبات یون چند اتمی کاربرد ندارد اما برای بسیاری دیگر نیز استفاده می‌شود. نکات این روش نام‌گذاری در زیر خلاصه شده است.

ترکیب باز اصلی پسوند «ات» می‌گیرد.
ترکیب با پیشوند «پر» یک اکسیژن بیشتر از ترکیب با پسوند «ات» دارد.
ترکیب با پسوند «یت» یک اکسیژن کمتر از ترکیب با پسوند «ات» دارد.
ترکیب با پیشوند «هیپو» یک اکسیژن کمتر از ترکیب با پیوند «یت» دارد.

در ادامه، در جداولی، برخی از این نام‌گذاری‌ها نوشته شده است. یون‌های چنداتمی حاوی یون برم در ادامه نوشته شده‌اند.

نام یون چند اتمی	فرمول شیمیایی
برمید	$\text{Br}^-$
هیپوبرمیت	$\text{BrO}^-$
برمیت	$\text{BrO}_2^-$
برمات	$\text{BrO}_3^-$
پربرمات	$\text{BrO}_4^-$

یون‌های چنداتمی حاوی یون ید در ادامه نوشته شده‌اند.

نام یون چند اتمی	فرمول شیمیایی
یدید	$\text{I}^-$
هیپویدیت	$\text{IO}^-$
یدیت	$\text{IO}_2^-$
یدات	$\text{IO}_3^-$
پریدات	$\text{IO}_4^-$ یا $\text{IO}_6^{5-}$

یون‌های چند اتمی حاوی یون سولفات

نام یون چند اتمی	فرمول شیمیایی
سولفید	$\text{S}^{2-}$
هیپوسولفیت	$\text{S}_2\text{O}_2^{2-}$
سولفیت	$\text{SO}_3^{2-}$
سولفات	$\text{SO}_4^{2-}$
پرسولفات	$\text{SO}_5^{2-}$

یون‌های چند اتمی حاوی یون نیترات در ادامه نوشته شده‌اند.

نام یون چند اتمی	فرمول شیمیایی
نیترید	$\text{N}^{3-}$
هیپونیتریت	$\text{N}_2\text{O}_2^{2-}$
نیتریت	$\text{NO}_2^-$
نیترات	$\text{NO}_3^-$
پرنیترات	$\text{NO}_4^-$

یون‌های چند اتمی حاوی یون فسفات در ادامه نوشته شده‌اند.

نام یون چند اتمی	فرمول شیمیایی
فسفید	$\text{P}^{3-}$
هیپوفسفیت	$\text{H}_2\text{PO}_2^-$
فسفیت	$\text{PO}_3^{3-}$
فسفات	$\text{PO}_4^{3-}$
پرفسفات	$\text{PO}_5^{3-}$

عدد اکسایش و تعیین آن — به زبان ساده

فیلم یون چیست؟ + انواع، نحوه تشکیل و پیوند یونی (رایگان) در فرادرس

یون چیست؟

یون‌ها، ترکیبات بارداری هستند که به وسیله دریافت یا از دست دادن الکترون اتم‌ها تشکیل می‌شوند. کاتیون‌ها یون‌های مثبتی هستند که با از دست دادن الکترون تشکیل می‌شوند. آنیون‌ها یون‌های با بار منفی هستند که با دریافت الکترون توسط اتم‌ها تشکیل می‌شوند.

رایج‌ترین کاتیون‌ها ترکیباتی هسنتند که با از دست دادن الکترون‌های ظرفیت اتم‌ها به دست می‌آیند. اتم‌ها با از دست دادن یا دریافت الکترون، تمایل دارند به آرایش گاز نجیب برسند. آرایش گاز نجیب به گونه‌ای ست که در آخرین لایه الکترونی خود ۸ الکترون دارد. به این تمایل اتم‌ها به رسیدن به آرایش الکترونی گاز نجیب، قاعده اکتت گفته می‌شود.

برای مثال، فلزات گروه اول و دوم جدول تناوبی به ترتیب ۱ و ۲ الکترون در لایه ظرفیت خود دارند که با از دست دادن آن‌ها کاتیون‌های یک و دو بار مثبت تولید می‌کنند. به همین ترتیب اتم‌های گروه ۱۶ و ۱۷ جدول تناوبی ، ۶ و ۷ الکترون ظرفیت دارند که با دریافت الکترون می‌توانند به آرایش گاز نجیب برسند. به همین علت این اتم‌ها آنیون‌های یک و دوبار مثبت تولید می‌کنند. فلزات واسطه نیز با توجه به پایداری آرایش الکترونی خود می‌توانند یون‌های مختلفی تشکیل دهند.

یون چیست ؟ + توضیح نحوه تشکیل به زبان ساده

فیلم آموزش شیمی دبیرستان – نکته و حل تست کنکور در فرادرس

نحوه تشکیل یون‌ها

در قسمت قبل توضیح دادیم که یون، اتمی است که الکترون یا الکترون‌های اضافه را از دست داده یا دریافت کرده باشد. یون‌ها اتم‌هایی با بار الکتریکی مثبت یا منفی هستند. یون‌ها زمانی تشکیل می‌شوند که اتم‌ها الکترون‌هایی را در لایه آخر الکترونی خود گرفته یا از دست داده باشند.

در قسمت‌های قبل آموختیم که یون منفی و یون مثبت چیست. فلزات معمولا الکترون از دست داده و یون مثبت (کاتیون) تشکیل می‌دهند. برای فلزات گروه ۱ و فلزات گروه ۲ جدول تناوبی، مقدار بار مثبت فلزات برابر با شماره گروه آن‌ها است. برای مثال، نحوه تشکیل یون سدیم را از اتم سدیم در تصویر زیر مشاهده می‌کنید.

نافلرزها معمولا الکترون دریافت کرده و یون‌های با بار منفی (آنیون) تشکیل می‌دهند. برای نافلز‌های گروه ۱۶ و هالوژن‌ها مقدار بار تشکیل شده برای یون این اتم‌ها ۲ و ۱ بار منفی است. برای مثال تشکیل یون اکسیژن از اتم اکسیژن را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید.

یون تک اتمی چیست؟

کاتیون‌ها و آنیونهایی که از ترکیبات تک اتمی به دست می‌آیند به نام یون تک اتمی شناخته می‌شوند. در تشکیل یون‌های تک اتمی، ساختار اتم تحت اثر نیروی خارجی، یک الکترون خود را از دست داده یا یک الکترون دریافت می‌کند. کاتیون‌ تک اتمی ترکیب یونی با بار مثبت است که از یک اتم تشکیل شده باشد. آنیون تک اتمی، ترکیب یونی با بار منفی است که از یک اتم تشکیل شده باشد.

فیلم آموزش یون‌ های مثبت و منفی (کاتیون و آنیون) + شکل‌گیری و کاربرد (رایگان) در فرادرس

فلزات گروه‌های اول و دوم جدول تناوبی یون‌های تک اتمی مثبت (کاتیون) و عناصر گروه اکسیژن و هالوژن‌ها یون‌های تک اتمی منفی (آنیون) تشکیل می‌دهند. فلزات واسطه نیز بسته به الکترون‌های ظرفیت آن‌ها می‌توانند آنیون‌هایی با بار‌های مختلف تشکیل دهند. نام‌گذاری آنیون‌های تک اتمی از ترکیب نام عنصر آن‌ها و پسوند «ید» تشکیل شده است. برای مثال، آنیون‌هایی که از عناصر اکسیژن، کلر، فلوئور و گوگرد به دست می‌آیند به شکل زیر نام می‌گیرند.

نام یون	ترکیب شیمیایی
کلرید	$Cl^−$
اکسید	$O^{2-}$
فلوئورید	$F^-$
سولفید	$S^{2-}$

نام‌گذاری کاتیون‌های تک اتمی از ترکیب کلمه «یون» و نام عنصر تشکیل می‌شود. برای مثال کاتیون‌های سدیم، پتاسیم و آلومینیوم با نام‌های یون سدیم، یون پتاسیم و یون آلومینیوم شناخته می‌شوند. برای یادگیری بیشتر درباره یون‌های مثبت و منفی و نحوه تشکیل آن‌ها پیشنهاد می‌کنیم فیلم آموزش یون‌ های مثبت و منفی فرادرس که لینک آن در ادامه آمده است را مشاهده کنید.

تفاوت یون تک اتمی و یون چند اتمی چیست؟

یون‌های تک اتمی و چند اتمی هردو ترکیباتی هستند که از نظر الکتریسیته باردارند و خنثی نیستند. در این ترکیبات تعداد الکترون‌های ماده شیمیایی از حالت خنثی کمتر یا بیشتر است. تفاوت یون تک اتمی و چند اتمی در این است که یون‌های تک اتمی از یک اتم تشکیل شده‌اند و یون‌های چند اتمی از ترکیب چند اتم متفاوت تشکیل شده‌اند. یون‌های چند اتمی به عنوان یک اتم مستقل درنظر گرفته می‌شوند.

یکی از راه‌های تشخیص تفاوت بین یون‌های تک اتمی و چند اتمی، شمارش عناصر آن‌هاست. یون‌های تک اتمی تنها از یک نوع عنصر و تعداد یک عدد از آن عنصر تشکیل شده‌اند. برای مثال یون کلرید تنها از یک عنصر کلر و یون سدیم تنها از یک عنصر سدیم تشکیل شده است. اما یون‌های چند اتمی از تعداد بیشتری عنصر یا تعداد بیش از ۱ عدد از یک عنصر تشکیل شده‌اند. برای مثال یون سولفات از عناصر گوگرد و اکسیژن و یون فسفات از عناصر فسفر و اکسیژن تشکیل شده‌اند.

همچنین برخی از یون‌های چند اتمی ممکن است از یک نوع عنصر تشکیل شده باشند اما تعداد آن عنصر در ترکیب یون بیش از یک عدد باشد. برای مثال یون‌های پراکسید و سوپراکسید تنها از عنصر اکسیژن تشکیل شده‌اند اما ترکیب این یون‌ها از دو اتم اکسیژن تشکیل شده‌است.

فرمول شیمیایی این یون‌های چند اتمی به شکل زیر است.

پراکسید: $O_2^{2-}$

سوپراکسید: $O_2^-$

پس برای تشخیص این موضوع که تفاوت یون تک اتمی با یون چند اتمی چیست، ابتدا باید به نوع عناصر در ترکیب یون دقت کرده و سپس تعداد هریک را بررسی کنیم. یکی از روش‌های تشخیص تعداد عناصر در ترکیب، بررسی نماد شیمیایی ترکیب است. نماد شیمیایی تمامی عناصر با حروف انگلیسی بزرگ «Capital letter» شروع می‌شود. اگر نماد شیمیایی عنصر از دو حرف انگلیسی تشکیل شده باشد، حرف اول بزرگ و حرف دوم کوچک نوشته می‌شود. برای مثال عنصر کلر با نماد «Cl» و عنصر منیزیم با نماد «Mg» نوشته می‌شود. پس اگر در یک تریب دو حرف انگلیسی بزرگ داشته باشیم، متوجه می‌شویم که در ترکیب ۲ عنصر متفاوت وجود دارد. ترکیبات یونی چند اتمی از دو یا تعداد بیشتری اتم تشکیل شده‌اند و یک بار الکتریکی کلی دارند.

یون چیست ؟ + توضیح نحوه تشکیل به زبان ساده

تفاوت ترکیب یونی و یون چند اتمی چیست؟

ترکیبات یونی ترکیباتی هستند که از تشکیل پیوند یونی بین چند یون به وجود می‌آیند. ترکیبات یونی می‌توانند از یون‌های تک اتمی یا چند اتمی تشکیل شده باشند. در واقع با تشکیل پیوند یونی بین یک کاتیون و آنیون یک ترکیب یونی به دست می‌آید. این کاتیون و آنیون‌ها می‌توانند تک اتمی (مانند ترکیب سدیم کلرید) یا چند اتمی (مانند ترکیب سدیم نیترات) باشند. ترکیبات یونی همواره از لحاظ بار الکتریکی خنثی هستند اما یون‌های چند اتمی هواره بار مثبت یا منفی دارند.

نوشتن فرمول شیمیایی ترکیب یونی برای ترکیبات حاوی یون تک اتمی یا چنداتمی یکسان است. ابتدا نماد شیمیایی کاتیون با زیروندی برابر با بار آنیون نوشته می‌شود. سپس نماد شیمیایی آنیون با زیروندی برابر با با کاتیون نوشته می‌شود. برای مثال، ترکیب منیزیم کلرید که از یونهای تک اتمی منیزیم و کلرید به وجود آمده است با فرمول شیمیایی $MgCl_2$ نمایش داده می‌شود. به همین ترتیب، ترکیب کلسیم نیترات که از ترکیب یون‌های کلسیم ( $Ca^{2+}$ ) و نیترات ( $NO_3^-$ ) تشکیل شده است، با فرمول شیمیایی $Ca(NO_3)_2$ نمایش داده می‌شود.

نام‌گذاری ترکیبات یونی یک قانون کلی دارد. ابتدا نام کاتیون نوشته شده و سپس نام آنیون نوشته می‌شود. برای مثال ترکیب دو یون باریم و کلرید ترکیب باریم کلرید را نتیجه می‌دهد. ترکیب دو یون هیدوژن و سولفات، ترکیب هیدروژن سولفات را تولید می‌کند.

ترکیب یونی در شیمی — به زبان ساده

پیوند های یون چند اتمی

تا اینجا آموختیم تفاوت ترکیب یونی و یون چند اتمی چیست. حال می‌خواهیم پیوند‌های بین اتم‌های یون چند اتمی و پیوندی که این یون‌ها در ترکیبات یونی تشکیل می‌دهند را بررسی کنیم. ترکیبات یونی از ترکیب چند یون با پیوند یونی تشکیل شده‌اند. یون‌های چند اتمی از ترکیب چند اتم با پیوند کووالانسی تشکیل شده‌اند. در ادامه به هریک از این پیوند‌ها می‌پردازیم و آن‌ها را توضیح می‌دهیم.

پیوند‌ یونی از ترکیب آنیون‌ و کاتیون‌ تشکیل می‌شود. پیوند یونی نیتروی الکترواستاتیک بین یک یون فلزی مثبت و یک یون نافلز منفی است. این ترکیبات با انتقال الکترون و تشکیل پیوند، ترکیباتی پایدار می‌سازند. برای مثال از ترکیب یون منیزیم ۲ بار مثبت و یون کلر ترکیب پایدار منیزیم کلرید تشکیل می‌شود. این تشکیل پیوند بین کاتیون‌ چند اتمی و آنیون‌های چند اتمی نیز می‌تواند اتفاق بیافتد. برای مثال از ترکیب کاتیون منیزیم و آنیون سولفات، ترکیب یونی منیزیم سولفات به دست می‌آید.

در ساختار یون چند اتمی، اتم‌ها با پیوند‌های کواالانسی به یکدیگر متصل شده‌اند. پیوند کووالانسی از به اشتراک گذاری الکترون‌های ظرفیت اتم‌ها به وجود می‌آید. برای مثال در تشکیل یون چند اتمی مثبت آمونیوم، الکترون‌های ظرفیت در اتم‌های نیتروژن آمونیاک و هیدروژن به اشتراک گذاشته می‌شود. این فرآیند در تصویر زیر نمایش داده شده است.

یکی دیگر از یون‌های چند اتمی مثبت، یون چند اتمی سیلیسیم است که با نام یون سیلیکات شناخته شده و فرمول شیمیایی آن $\text{SiO}_3^{2-}$ است. از این یون در ترکیبات طبیعی و مصنوعی بسیاری مانند گرانیت، سرامیک و شیشه استفاده می‌شود.

پیوند یونی — به زبان ساده

رسم ساختار لوویس یون‌های چند اتمی

در رسم ساختار لوویس یون چند اتمی، تعداد بار یون به عنوان تعداد الکترون ظرفیت کلی اتم نمایش داده می‌شود. الکترون ظرفیت مواد الکترون یا الکترون‌هایی است که بیشترین فاصله را از هسته اتم دارد. ساختار لوویس ساختاری رسم شده متشکل از نام عنصر و نقطه‌هایی برای نمایش الکترون ظرفیت اتم‌ها است. به ساختار لوویس، ساختار الکترون نقطه نیز گفته می‌شود. برای مثال ساختار الکترون نقطه یا لوویس اتم‌های سدیم و کلر به شکل زیر است.

ساختار لوییس سدیم و کلر — ساختار لوویس سدیم و کلر

در رسم ساختار لوویس یون چند اتمی، ساختار لوویس اتم‌ها رسم شده و بار کلی اتمی به عنوان باری برای کل اتم نوشته می‌شود. در واقع با قرار دادن کل ساختار لوویس یون چند اتمی در دو براکت و قرار دادن بار یون در سمت راست و بالای براکت، این ترکیبات را نمایش می‌دهیم. برای درک بهتر این موضوع که ساختار لوویس یون چند اتمی چیست، به ساختار یون سولفات توجه کنید.

در رسم ساختار لوویس ترکیبات، ابتدا ترکیب الکترونگاتیو را نوشته، سپس سایر اتم‌ها را در اطراف آن جای می‌دهیم. در ترکیب سولفات، اتم گوگرد عنصر الکترونگاتیوتر است. پس آن را رسم کرده و سپس اتم‌های اکسیژن را در اطراف آن قرار می‌دهیم. هریک از این اتم‌ها ۶ الکترون ظرفیت دارند. در نهایت، دو الکترون در ساختار اضافی تلقی می‌شود که به عنوان بار کلی یون چند اتمی سولفات در نظر گرفته می‌شود.

ساختار لوویس و نحوه رسم آن — به زبان ساده

مثال

ساختار لوویس یون‌های چند اتمی کربنات و نیترات را رسم کنید.

پاسخ

یون چند اتمی کربنات از ترکیب دو اتم کربن و اکسیژن تشکیل شده است. برای تشخیص و مقایسه الکترونگاتیوی عناصر، باید به جدول تناوبی عناصر مراجعه کنیم. بین این دو اتم، اتم اکسیژن الکترونگاتیو‌تر است. ساختار لوییس آن را با توجه به الکترون‌های ظرفیت کربن ( ۴ الکترون ظرفیت) و اکسیژن (۶ الکترون ظرفیت) رسم کرده و بار کلی یون را در بیرون و سمت راست و بالای براکت یون قرار می‌دهیم.

یون نیترات، از ترکیب اتم‌های نیتروژن و اکسیژن تشکیل شده است و یک بار منفی دارد. نیتروژن ۵ الکترون ظرفیت و اکسیژن ۶ الکترون ظرفیت دارد. ساختار لوویس این یون چند اتمی به شکل زیر است.

فرمول‌نویسی یون‌های چند اتمی

در قسمت‌های قبل آموختیم یون چند اتمی چیست و کدام یون‌های چند اتمی رایج‌ترند. برای نمایش یون‌های چند اتمی و ترکیبات یونی حاصل از آن‌ها باید مانند تمام ترکیبات شیمیایی دیگر از فرمول شیمیایی استفاده کنیم. روش نوشتن فرمول شیمیایی ترکیبات یونی حاوی یون چند اتمی مانند روش نوشتن فرمول شیمیایی ترکیبات یونی است. در این ترکیبات ابتدا باید نماد شیمیایی کاتیون و سپس نماد شیمیایی آنیون نوشته شود و در نهایت مقدار صحیح و مثبت بار آنیون به عنوان زیروند کاتیون و بار کاتیون به عنوان زیروند آنیون نوشته شود.

برای مثال فرمول شیمیایی ترکیب‌ سدیم کربنات به شکل زیر است. ابتدا نماد کاتیون (سدیم) و سپس نماد آنیون (کربنات) نوشته می‌شود. بار یون سدیم به عنوان زیروند کربنات و بار یون کربنات به عنوان زیروند سدیم نوشته می‌شود.

$Na^+ + CO_3^{2-} \rightarrow Na_2CO_3$

برای مثال به نحوه نوشتن فرمول شیمیایی ترکیب کلسیم نیترات توجه کنید. یون کلسیم ۲ بار مثبت و یون نیترات ۱ بار منفی دارد. ابتدا کاتیون کلسیم را در سمت چپ نوشته و سپس آنیون نیترات را می‌نویسیم. سپس بار هریک را به عنوان زیروند دیگری قرار می‌دهیم.

فرمول شیمیایی — به زبان ساده

نمونه سوال یون‌های چنداتمی

تا اینجا آموختیم یون چند اتمی چیست و این ترکیبات از چه پیوند‌هایی تشکیل شده‌اند. در ادامه برای تمرین بیشتر، ترکیب و ساختار یون‌های چند اتمی ارائه شده در کتاب شیمی دهم را در قالب مثال بررسی خواهیم کرد.

مثال ۱

نماد شیمیایی یون‌های چند اتمی نیترات، سولفات، کربنات و هیدروکسید را بنویسید. سپس ساختار لوویس را برای هریک از آن‌ها رسم کنید.

پاسخ

فرمول شیمیایی در زیر آورده شده است.

فرمول شیمیایی یون نیترات: $\text{NO}_3^-$

ساختار لوییس یون نیترات

فرمول شیمیایی یون سولفات: $\text{SO}_4^{2-}$

ساختار لوییس یون سولفات

فرمول شیمیایی یون کربنات: $\text{CO}_3^{2-}$

ساختار لوییس یون کربنات

فرمول شیمیایی یون هیدروکسید: $\text{OH}^-$

ساختار لوییس یون هیدروکسید

مثال ۲

ترکیب یون لیتیوم را با آنیون‌های مثال قبل بنویسید. هریک را نام‌گذاری کرده و ترکیب شیمیایی آن‌ها را مشخص کنید.

پاسخ

فرمول شیمیایی این مواد در زیر آورده شده است.

لیتیوم نیترات: $\text{LiNO}_3$
لیتیوم سولفات: $\text{Li}_2\text{SO}_4$
لیتیوم کربنات: $\text{Li}_2\text{CO}_3$
لیتیوم هیدروکسید: $\text{LiOH}$

مثال ۳

ترکیب یون منیزیم را با آنیون‌های مثال قبل بنویسید. هریک را نام‌گذاری کرده و ترکیب شیمیایی آن‌ها را مشخص کنید.

پاسخ

فرمول شیمیایی این مواد در زیر آورده شده است.

منیزیم نیترات: $\text{Mg(NO}_3\text{)}_2$
منیزیم سولفات: $\text{MgSO}_4$
منیزیم کربنات: $\text{MgCO}_3$
منیزیم هیدروکسید: $\text{Mg(OH)}_2$

مثال ۴

ترکیب یون آهن (II) را با آنیون‌های مثال قبل بنویسید. هریک را نام‌گذاری کرده و ترکیب شیمیایی آن‌ها را مشخص کنید.

پاسخ

فرمول شیمیایی این مواد در زیر آورده شده است.

آهن (II) نیترات: $\text{Fe(NO}_3\text{)}_2$
آهن (II) سولفات: $\text{FeSO}_4$
آهن (II)کربنات: $\text{FeCO}_3$
آهن (II) هیدروکسید: $\text{Fe(OH)}_2$

مثال ۵

ترکیب یون آلومینیوم را با آنیون‌های مثال قبل بنویسید. هریک را نام‌گذاری کرده و ترکیب شیمیایی آن‌ها را مشخص کنید.

پاسخ

فرمول شیمیایی این مواد در زیر آورده شده است.

آلومینیوم نیترات: $\text{Al(NO}_3\text{)}_3$
آلومینیوم سولفات: $\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3$
آلومینیوم کربنات: $\text{Al}_2(\text{CO}_3)_3$
آلومینیوم هیدروکسید: $\text{Al(OH)}_3$

مثال ۶

ترکیب یون آمونیوم را با آنیون‌های مثال قبل بنویسید. هریک را نام‌گذاری کرده و ترکیب شیمیایی آن‌ها را مشخص کنید.

پاسخ

فرمول شیمیایی این مواد در زیر آورده شده است.

آمونیوم نیترات: $\text{NH}_4\text{NO}_3$
آمونیوم سولفات: $\text{(NH}_4\text{)}_2\text{SO}_4$
آمونیوم کربنات: $\text{(NH}_4\text{)}_2\text{CO}_3$
آمونیوم هیدروکسید: $\text{NH}_4\text{OH}$

مثال ۷

نام ترکیبات یونی $(\text{NH}_4)_2\text{S}$ ، $\text{AlPO}_4$ و $\text{Fe}_3(\text{PO}_4)_2$ را بنویسید.

پاسخ

آمونیوم سولفید، آلومینیوم فسفات و آهن (II) فسفات

موازنه واکنش‌های شیمیایی حاوی یون چند اتمی

در بررسی ضرایب استوکیومتری و موازنه واکنش‌های شیمیایی‌، معمولا از موازنه به روش وارسی استفاده می‌شود. در این روش ابتدا یک ترکیب که حاوی تعداد و تنوع اتم‌های بیشتری است به عنوان ترکیب مرجع در نظر گرفته شده و سپس باقی ترکیبات و اتم‌ها نسبت به آن شمارش شده و ضریب می‌گیرند. در موازنه به روش وارسی برای واکنش‌هایی که شامل یون‌های چند اتمی مانند نیترات و سولفات هستند، می‌توان هر یون چند اتمی را به عنوان یک ترکیب (اتم) مستقل در نظر گرفت. این روش تنها در صورتی صحیح است که ترکیب شیمیایی یون چند اتمی هم در سمت فرآورده‌ها هم در سمت واکنش دهنده‌ها وجود داشته باشد.

برای درک بهتر این روش، به معادله واکنش زیر دقت کنید.

$\text{MgCl}_2 + \text{AgNO}_3 \rightarrow \text{Mg(NO}_3\text{)}_2 + \text{AgCl}$

واکنش شیمیایی بالا، موازنه نشده است و شامل یون چند اتمی نیترات است. برای موازنه این واکنش می‌توانیم به جای شمارش جداگانه اتم‌های نیتروژن و اکسیژن ترکیب نیترات، آن را به عنوان یک اتم جداگانه در دو طرف معادله واکنش شمارش کنیم. در این روش، ابتدا ترکیب منیزیم نیترات را به عنوان ترکیب مرجع در نظر گرفته و به آن ضریب ۱ می‌دهیم. این ترکیب ۲ مولکول نیترات دارد پس برای یکی شدن تعداد مولکول‌های نیترات در دو سمت واکنش به ترکیب نقره نیترات ضریب ۲ می‌دهیم. به همین ترتیب باقی اتم‌ها را موازنه کرده و معادله واکنش موازنه شده را می‌نویسیم.

$\text{MgCl}_2 + 2\text{AgNO}_3 \rightarrow \text{Mg(NO}_3\text{)}_2 + 2\text{AgCl}$

موازنه واکنش‌های شیمیایی یکی از مهم‌ترین مباحث پایه شیمی است و آموختن آن اساس روش حل بسیاری از مسائل مختلف شیمی است. در مطلب موازنه واکنش‌های شیمیایی از مجله فرادرس به شکلی کامل و کاربردی این مبحث را به هراه مثال و تمرین توضیح داده‌ایم.

موازنه واکنش شیمیایی — به زبان ساده