Több atomból áll, mégis egyetlen ion.
Eddig főként semleges molekulák szerkezetét vizsgáltuk. Ebben a részben több atomból álló ionokkal foglalkozunk. Először az ionképleteket, majd a szerkezetüket és a belőlük alkotott sók képletét vizsgáljuk.
I. Összetett ionok
Mi az összetett ion?
Az összetett ion több atomból álló, meghatározott töltésű részecske. Az atomok együtt egyetlen töltött részecskét alkotnak. Több atomból áll, de összességében töltéssel rendelkezik, ezért ionnak nevezzük, nem molekulának.
NH4+ egyetlen pozitív ion, NO3− egyetlen negatív ion. A semleges H2O viszont molekula.
Felidéző gyakorlás
Melyik részecske összetett ion? Jelöld az összes helyes választ.
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Képlet, index és töltés
Az alsó index az atomok számát, a jobb felső jel pedig az ion töltését mutatja.
Ion | Mit mond az index? | Az egész ion töltése |
|---|---|---|
NO3− | 3 oxigénatom | −1 |
SO42− | 4 oxigénatom | −2 |
Ha egy elem után nincs index, abból az atomból egy van a részecskében.
Felidéző gyakorlás
Mit jelent a 4 és a 2− a SO42− képletében?
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Rövid Lewis-emlékeztető
Töltött részecskénél a töltést is figyelembe kell venni az elektronok számolásakor: negatív töltésnél elektront adunk hozzá, pozitív töltésnél elektront vonunk le. Például NH4+: 5 + 4 · 1 − 1 = 8 vegyértékelektron, azaz négy kötő pár.
A datív kötés kialakulását az 1.2.2 Elsőrendű kémiai kötések jegyzetben már megismerted. Itt ezt az ammóniumion képződésénél alkalmazzuk. A szögletes zárójel és a mellette álló töltés azt jelzi, hogy az egész berajzolt részecske egyetlen ion.
Ammóniumion és oxóniumion
Ammóniumion | Oxóniumion | |
|---|---|---|
Képződés | NH3 + H+ → NH4+ | H2O + H+ → H3O+ |
Az új kötés kialakulása | A nitrogén nemkötő elektronpárja vesz részt benne. | Az oxigén nemkötő elektronpárja vesz részt benne. |
Kötő és központi nemkötő párok | 4 kötő pár; 0 nemkötő pár | 3 kötő pár; 1 nemkötő pár |
AX-jelölés | AX4 | AX3E |
Elektroncsoportok száma | 4 | 4 |
Elektroncsoport-geometria | tetraéderes | tetraéderes |
Téralkat | tetraéderes | háromszög alapú piramis |
A „datív” a kötés kialakulásának módját írja le. A kész ammóniumionban a négy N–H kötés egyenértékű. Nem különböztetünk meg egy „datív” és három „normál” kötést.
NH4+: négy kötő pár
H3O+: három kötő pár és egy nemkötő pár
Az 1.3.1 módszerét alkalmazzuk
A téralkat meghatározásához az 1.3.1 Molekulageometria és polaritás jegyzetben megismert AX/VSEPR-módszert használjuk. Előbb a kötési irányokat és a központi atom nemkötő párjait számoljuk meg; a téralkat nevénél már csak az atomok helyzetét vesszük figyelembe.
NH4+: tetraéderes
H3O+: háromszög alapú piramis
Felidéző gyakorlás
Melyik levezetés helyes a H3O+ esetén?
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Fontos savmaradékionok
Ha egy sav H+-iont ad le, savmaradékion keletkezik. Az alábbi öt ion nevét, képletét, töltését és a hozzá kapcsolódó savat ismerd.
Sav neve | Sav képlete | Ion neve | Ion képlete | Töltés |
|---|---|---|---|---|
szénsav | H2CO3 | karbonátion | CO32− | −2 |
szénsav | H2CO3 | hidrogén-karbonátion | HCO3− | −1 |
salétromsav | HNO3 | nitrátion | NO3− | −1 |
foszforsav | H3PO4 | foszfátion | PO43− | −3 |
kénsav | H2SO4 | szulfátion | SO42− | −2 |
Mit változtat a protonleadás?
HNO3 → NO3− + H+
H2CO3 → HCO3− + H+
A foszforsavnál több lépés is lehetséges:
H3PO4 → H2PO4− → HPO42− → PO43−
Ez a sor a visszamaradó részecskéket mutatja, nem teljes reakcióegyenlet. Minden leadott H+ után eggyel negatívabb lesz a visszamaradó részecske töltése. A köztes foszfátionokat itt nem kell külön megtanulnod.
Felidéző gyakorlás
Írd fel a salétromsav egy protonjának leadásakor keletkező savmaradékion képletét!
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Felidéző gyakorlás
Melyik savból származik a HCO3−?
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Sóképlet összetett ionnal
Az összetett ion a só képletében egyetlen egységként szerepel. Ha ugyanabból az összetett ionból egynél több kell, zárójelet használunk. Az ionok töltése a semleges sóban kiegyenlíti egymást.
Ionok aránya | Sóképlet | Miért? |
|---|---|---|
1 Ca2+ : 2 NO3− | Ca(NO3)2 | +2 + 2 · (−1) = 0 |
2 NH4+ : 1 SO42− | (NH4)2SO4 | 2 · (+1) − 2 = 0 |
2 Al3+ : 3 CO32− | Al2(CO3)3 | 2 · (+3) + 3 · (−2) = 0 |
2 Na+ : 1 CO32− | Na2CO3 | 2 · (+1) − 2 = 0 |
Az Al2(CO3)3 itt a töltéskiegyenlítés képletírási példája; nem állítjuk, hogy egyszerű vizes összekeveréssel tartós alumínium-karbonát-oldat készíthető.
Ellenőrizd a töltést! A töltések összege mindkét oldalon ugyanannyi legyen: Ca2+ + 2 NO3− → Ca(NO3)2.
Felidéző gyakorlás
Rakd össze a képletet: Ca2+ és nitrátion alkot semleges sót.
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Felidéző gyakorlás
Rakd össze a képletet: Na+ és karbonátion alkot semleges sót.
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Gyakori hibák
NO3−: a 3 az oxigénatomok száma, a − az egész ion töltése.
Ca(NO3)2: a zárójel azért kell, mert két nitrátion szerepel a képletben.
Összefoglaló feladat · A képlettől a szerkezetig
Egy feladatsorban ammóniumionnal, nitrátionnal és kalcium-nitráttal találkozol. Haladj végig az alábbi kérdéseken!
Felidéző gyakorlás
a) Melyik az összetett ion?
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Felidéző gyakorlás
b) Mit olvasol le a NO3− képletéből?
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Felidéző gyakorlás
c) NH4+: melyik az AX-jelölés és a téralkat?
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Felidéző gyakorlás
d) Írd fel a kénsav mindkét protonjának leadása után visszamaradó ion képletét!
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Felidéző gyakorlás
e) Írd fel a kalcium-nitrát képletét!
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Ellenőrizd magad!
Amit mindenképp jegyezz meg
Az összetett ion több atomból álló, töltéssel rendelkező részecske.
Az alsó index az atomok számát, a jobb felső jel az ion töltését mutatja.
NH4+: AX4, tetraéderes. H3O+: AX3E, háromszög alapú piramis.
A sóképletben az ionok össztöltése nulla; az ismétlődő összetett iont zárójelbe tesszük.
Fogalmak és összefüggések egy helyen
Összetett ion: atomok → össztöltés → Lewis-szerkezet → a központi atom környezete → AX/VSEPR → téralkat.
Savmaradékion: sav → H+ leadása → negatív töltésű részecske. A tanult ionokat a savukkal együtt idézd fel.
Kapcsolódó érettségi követelmények
Az Oktatási Hivatal 2024-től alkalmazott részletes követelményeinek 1.3-as témaköre középszinten az összetett ion fogalmát, az ammónium- és oxóniumion képződését, szerkezetét és téralkatát, valamint a karbonát-, hidrogén-karbonát-, nitrát-, foszfát- és szulfátion származtatását és összegképletét kéri. A sóképletírás ezek rövid alkalmazása.
Források
Következő rész
1.4.1 Egykomponensű anyagi rendszerek. A részecskék szerkezetétől a sok részecskéből álló anyag tulajdonságai felé haladunk tovább.