ما هي المجموعات الذرية؟
المجموعة الذرية، أو الأيون متعدد الذرات (Polyatomic Ion)، هي مجموعة من الذرات المرتبطة بروابط تساهمية تتصرف كوحدة واحدة في التفاعلات الكيميائية، وتحمل شحنة كهربائية إما موجبة أو سالبة.
كيفية معرفة أسماء المجموعات الذرية
1) الحفظ المباشر (الأكثر شيوعًا)
معظم أسماء الأيونات متعددة الذرات لا يمكن استنتاجها بسهولة من الصيغة، لذلك يتم حفظها كما هي. أمثلة:
NO3−= نتراتSO42−= كبريتاتOH−= هيدروكسيد
2) التشابه في النهايات
- الأيونات المنتهية بـ -ate تحتوي عادة على عدد أكبر من ذرات الأكسجين من نظيرتها المنتهية بـ -ite.
- الأيونات المنتهية بـ -ite تحتوي على عدد أقل من الأكسجين.
مثال: NO3− = nitrate (نترات)، NO2− = nitrite (نتريت).
- البادئة per- تعني ذرة أكسجين أكثر من صيغة الـ -ate (مثل:
ClO4−= perchlorate بيركلورات). - البادئة hypo- تعني ذرة أكسجين أقل من صيغة الـ -ite (مثل:
ClO−= hypochlorite هيبوكلوريت).
3) التمييز بين الشحنات
بعض الأيونات لها صيغ أو شحنات مميزة، ويُعرَف اسمها بالاصطلاح:
Cr2O72−= dichromate (ثنائي الكرومات)MnO4−= permanganate (برمنغنات)
4) التدرج بالتدريب
من الصعب حفظ جميع الأيونات دفعة واحدة. ابدأ بالأكثر شيوعًا (نترات، كبريتات، فوسفات، هيدروكسيد، كربونات، أمونيوم)، ثم أضِف المشتقات لاحقًا (كلوريت، بيركلورات، هيبوكلوريت...).
الخلاصة: الحفظ هو الأساس، مع ملاحظة أن نهايتي -ate و-ite تدلان على اختلاف عدد الأكسجين، وأن البادئتين per- وhypo- تضيفان أو تنقصان ذرة أكسجين بالنسبة للسلسلة نفسها.
تصنيف المجموعات الذرية
يمكن تصنيفها بطريقتين، وهي إما بناءً على نوع الشحنة أو حسب تكفؤها. و يعتبر الأخير (حسب التكافؤ) أكثر شيوعا.
أولًا: حسب الشحنة
هنا يتم تقسيمها إلى أيونات موجبة، وأيونات سالبة كما يلي:
| الشحنة | أمثلة | ملاحظة |
|---|---|---|
| سالبة | OH⁻, NO₃⁻ |
الأكثر شيوعًا وتنوعًا. |
| موجبة | NH₄⁺, H₃O⁺ |
أقل شيوعا (عدا الأمونيوم). |
(هذا التصنيف غير شائع لقلة المجموعات الموجبة.)
ثانيًا: حسب التكافؤ (عدد الروابط)
ويعتبر تصنيف المجموعات الذرية حسب تكافؤها هو الشائع؛ حيث يمكن أن تكون أحادية أو ثنائية، وهناك القليل منها ثلاثية التكافؤ.
ويشير التكافؤ إلى عدد الروابط التي يمكن أن يشكلها الأيون متعدد الذرات مع أيونات موجبة أو سالبة أخرى. هذه الخاصية هي أساس تكوين الأملاح المتعادلة كهربائيًا. الجدول التالي يقدم قائمة تضم صيغ وأسماء عدد كبير من هذه المجموعات مع تكافؤاتها:
| التكافؤ | الاسم | الصيغة |
|---|---|---|
| أحادي | أمونيوم (Ammonium) |
NH4+ |
| نترات (Nitrate) |
NO3- |
|
| نتريت (Nitrite) |
NO2- |
|
| هيدروكسيد (Hydroxide) |
OH- |
|
| سيانيد (Cyanide) |
CN- |
|
| بيكربونات (Bicarbonate) |
HCO3- |
|
| أسيتات (Acetate) |
CH3COO- |
|
| برمنجنات (Permanganate) |
MnO4- |
|
| بيركلورات (Perchlorate) |
ClO4- |
|
| كلورات (Chlorate) |
ClO3- |
|
| كلوريت (Chlorite) |
ClO2- |
|
| هيبوكلورايت (Hypochlorite) |
ClO- |
|
| ثنائي | كرومات (Chromate) |
CrO42- |
| ثنائي كرومات (Dichromate) |
Cr2O72- |
|
| كبريتات (Sulfate) |
SO42- |
|
| كبريتيت (Sulfite) |
SO32- |
|
| ثيوكبريتات (Thiosulfate) |
S2O32- |
|
| كربونات (Carbonate) |
CO32- |
|
| فوسفات هيدروجينية (Hydrogen Phosphate) |
HPO42- |
|
| بيروكسيد (Peroxide) |
O22- |
|
| سيليكات (Silicate) |
SiO32- |
|
| ثلاثي | فوسفات (Phosphate) |
PO43- |
| زرنيخات (Arsenate) |
AsO43- |
|
| بورات (Borate) |
BO33- |
تبدو الصيغ الكيميائية لبعض هذه المركبات معقدة، حيث أنها تتكون من عدد كبير من الذرات وأرقام داخل الأقواس وخارجها. ولتبسيط هذا التعقيد يمكنك التعرف على كيفية كتابة الصيغة الكيميائية لمركب أيوني.
الدور الكيميائي للأيونات متعددة الذرات
تلعب الأيونات متعددة الذرات دورًا مهمًا في التفاعلات الحمضية–القاعدية، حيث يمكن أن تعمل كأحماض أو قواعد مترافقة وتشارك في تكوين أملاح مستقرة عند اتحادها مع أيونات موجبة أو سالبة أخرى. هذه الخاصية تجعلها أساسية في الكيمياء غير العضوية والصناعات الكيميائية.
مثال 1: تكوين نترات الصوديوم أو البوتاسيوم
يمكن للأيون متعدد الذرات نترات NO3- أن يتحد مع أيون موجب مثل Na+ أو K+ لتكوين الأملاح:
$$\ce{Na+ + NO3^- -> NaNO3}\\ \ce{K+ + NO3^- -> KNO3}$$
مثال 2: تكوين كبريتات الأمونيوم
الأيونات متعددة الذرات ذات الشحنات المختلفة يمكن أن تتحد لتكوين أملاح مستقرة. على سبيل المثال، أيون الأمونيوم NH4+ يمكن أن يتحد مع أيون الكبريتات SO42- الذي يحمل شحنتين سالبتين، مكونًا **كبريتات الأمونيوم**. هذا الاتحاد يعتمد على **توازن الشحنات** بحيث تكون النتيجة ملحًا كهربائيًا متعادلًا:
$$\ce{2 NH4^+ + SO4^{2-} -> (NH4)2SO4}$$
