یونهای چنداتمی: ابرمولکولهای باردار در دنیای شیمی
یون چیست و یون چنداتمی چه تفاوتی دارد؟
پیش از هر چیز، باید بدانیم یون۱ چیست. یون، اتم یا گروهی از اتمهاست که با از دست دادن یا گرفتن یک یا چند الکترون، باردار شده است. اتمی که الکترون از دست بدهد، بار مثبت پیدا میکند و کاتیون۲ نامیده میشود (مانند $Na^+$). اتمی که الکترون بگیرد، بار منفی پیدا میکند و آنیون۳ نام دارد (مانند $Cl^-$).
حالا یون چنداتمی را تصور کنید: به جای یک اتم منفرد، چندین اتم مختلف (مثل نیتروژن و اکسیژن یا کربن و اکسیژن) با پیوند کووالانسی۴ (اشتراک الکترون) به هم میچسبند و یک گروه واحد را تشکیل میدهند. این گروه در کل، یک بار الکتریکی مثبت یا (اغلب) منفی دارد. برای مثال، یون نیترات از یک اتم نیتروژن $(N)$ و سه اتم اکسیژن $(O)$ تشکیل شده و بار $-1$ دارد: $NO_3^-$.
معرفی مهمترین یونهای چنداتمی و جدول راهنمای آنها
یونهای چنداتمی زیادی وجود دارند، اما برخی از آنها بسیار رایج و مهم هستند. حفظ کردن نام، فرمول و بار این یونهای پرکاربرد، قدم بزرگی در یادگیری شیمی است. فراموش نکنید که نام بیشتر این یونها با پسوند «ایت» یا «ات» پایان مییابد.
| نام یون | فرمول شیمیایی | بار الکتریکی | کاربرد یا مثال شناختهشده |
|---|---|---|---|
| نیترات۵ | $NO_3^-$ | $-1$ | کود شیمیایی، ماده منفجره (نیترات آمونیوم) |
| سولفات۶ | $SO_4^{2-}$ | $-2$ | نمک سولفات کلسیم (گچ)، اسید سولفوریک |
| کربنات۷ | $CO_3^{2-}$ | $-2$ | سنگ آهک، مروارید، جوش شیرین (بیکربنات سدیم) |
| هیدروکسید۸ | $OH^-$ | $-1$ | بازها، مانند سود سوزآور (هیدروکسید سدیم $NaOH$) |
| فسفات۹ | $PO_4^{3-}$ | $-3$ | استخوانها و دندانها، DNA، کود فسفاته |
| آمونیوم۱۰ | $NH_4^+$ | $+1$ | نمک آمونیوم، کود نیتروژندار، پاککنندههای خانگی |
نامگذاری و نوشتن فرمول ترکیبات دارای یون چنداتمی
برای نامگذاری ترکیبات یونی که حاوی یون چنداتمی هستند، یک قانون ساده وجود دارد: ابتدا نام کاتیون (یون مثبت) و سپس نام آنیون (یون منفی) را میآوریم. نکته مهم این است که اگر کاتیون، خود یک یون چنداتمی باشد (مانند آمونیوم)، نام آن را بدون تغییر میآوریم. اگر آنیون، یک یون چنداتمی ساده باشد، معمولاً نامش با «ایت» ختم میشود.
مثال عملی: ترکیب $Ca(NO_3)_2$ را در نظر بگیرید. کاتیون، یون کلسیم $(Ca^{2+})$ است. آنیون، یون چنداتمی نیترات $(NO_3^-)$ است. برای خنثی شدن بار $2+$ کلسیم، به دو یون نیترات با بار $-1$ نیاز داریم. بنابراین نام این ترکیب، کلسیم نیترات است.
برای نوشتن فرمول شیمیایی از روی نام نیز، باید بارهای یونها را در نظر گرفت و کمترین نسبت اعداد صحیح را یافت که مجموع بارها را صفر کند. مانند $Al^{3+}$ و $SO_4^{2-}$ که برای خنثی شدن، به نسبت 2:3 نیاز دارند: $Al_2(SO_4)_3$ (آلومینیوم سولفات).
یونهای چنداتمی در زندگی روزمره و بدن ما
این یونها فقط در کتابهای شیمی نیستند؛ آنها در اطراف و حتی درون بدن ما فعال هستند. هنگام نفس کشیدن، اکسیژن توسط گلبولهای قرمز حمل میشود. بخشی از مولکول هموگلوبین در این گلبولها، حاوی یون چنداتمی $Fe^{2+}$ (آهن دو ظرفیتی) است که البته یک یون تکاتمی است، اما در ترکیب با مولکولهای آلی پیچیده عمل میکند.
نمونههای ملموس دیگر:
- استخوانها و دندانها: استحکام آنها به دلیل وجود مادهای به نام هیدروکسیآپاتیت است که در فرمول آن، یونهای چنداتمی فسفات $(PO_4^{3-})$ و هیدروکسید $(OH^-)$ حضور دارند.
- پختن کیک: جوش شیرین $(NaHCO_3)$ حاوی یون بیکربنات $(HCO_3^-)$ است. این یون با اسید موجود در مواد کیک واکنش داده و گاز دیاکسید کربن تولید میکند که باعث پف کردن کیک میشود.
- آب لولهکشی: سختی موقت آب به دلیل وجود یونهای کلسیم $(Ca^{2+})$ و بیکربنات $(HCO_3^-)$ است. با جوشاندن آب، این یونها به صورت کربنات کلسیم $(CaCO_3)$ رسوب میکنند (همان جرم داخل کتری).
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
- ترکیب: یون تکاتمی فقط از یک نوع اتم تشکیل شده، در حالی که یون چنداتمی از دو یا چند اتم مختلف (در اینجا کلر و اکسیژن) ساخته شده است.
- خواص: این دو یون، خواص شیمیایی کاملاً متفاوتی دارند. یون کلرید $(Cl^-)$ بیخطر و در نمک طعام وجود دارد. اما یون هیپوکلریت $(ClO^-)$ یک عامل اکسنده و ضدعفونیکننده قوی است که در وایتکس یافت میشود.
پاورقی
۱ Ion: ذرهای باردار.
۲ Cation: یون با بار مثبت.
۳ Anion: یون با بار منفی.
۴ Covalent Bond: پیوندی که در آن اتمها الکترون به اشتراک میگذارند.
۵ Nitrate: یون $NO_3^-$.
۶ Sulfate: یون $SO_4^{2-}$.
۷ Carbonate: یون $CO_3^{2-}$.
۸ Hydroxide: یون $OH^-$.
۹ Phosphate: یون $PO_4^{3-}$.
۱۰ Ammonium: یون $NH_4^+$.
