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Un ion poliatómico (también conocido como ion molecular ) es un conjunto de dos o más átomos unidos covalentemente , o de un complejo metálico , que puede considerarse que se comporta como una sola unidad y que generalmente tiene una carga neta distinta de cero, [ 1 ] o en el caso especial de un zwitterión , donde las cargas separadas espacialmente pueden hacer que la carga neta sea variable dependiendo de las condiciones de acidez . El término molécula puede o no usarse para referirse a un ion poliatómico, dependiendo de la definición utilizada. El prefijo poli- conlleva el significado de "muchos" en griego, pero incluso los iones de dos átomos se describen comúnmente como poliatómicos. [ 2 ] Puede haber más de un átomo en la estructura que tenga una carga distinta de cero, por lo tanto, la carga neta de la estructura puede tener una naturaleza catiónica (positiva) o aniónica (negativa) dependiendo de esos detalles atómicos.
En la literatura antigua, un ion poliatómico puede denominarse radical (o, con menos frecuencia, grupo radical ). En el uso contemporáneo, el término radical se refiere a diversos radicales libres , que son especies que poseen un electrón desapareado y no necesariamente están cargadas. [ 3 ]
Un ejemplo sencillo de ion poliatómico es el ion hidróxido , que consta de un átomo de oxígeno y un átomo de hidrógeno, con una carga neta conjunta de −1 ; su fórmula química es O H − . En cambio, un ion amonio consta de un átomo de nitrógeno y cuatro átomos de hidrógeno, con una carga de +1; su fórmula química es N H + 4 .
Los iones poliatómicos suelen ser útiles en el contexto de la química ácido-base y en la formación de sales .
A menudo , un ion poliatómico puede considerarse como el ácido o la base conjugada de una molécula neutra . Por ejemplo, la base conjugada del ácido sulfúrico ( H₂SO₄ ) es el anión hidrogenosulfato poliatómico ( HSO₄⁻ ) . La eliminación de otro ion hidrógeno produce el anión sulfato ( SO₄²⁻ ) .
Nomenclatura de aniones poliatómicos
Existen varios patrones que pueden utilizarse para aprender la nomenclatura de los aniones poliatómicos. En primer lugar, cuando se añade el prefijo bi a un nombre, se agrega un hidrógeno a la fórmula del ion y su carga aumenta en 1, siendo esta última consecuencia de la carga +1 del ion hidrógeno. Una alternativa al prefijo bi- es utilizar la palabra hidrógeno en su lugar: el anión derivado de H + . Por ejemplo, consideremos el ion carbonato ( CO2−3 ):
que se denomina bicarbonato o hidrogenocarbonato. El proceso que forma estos iones se llama protonación .
Nomenclatura de oxianiones
La mayoría de los aniones poliatómicos comunes son oxianiones , bases conjugadas de oxoácidos (ácidos derivados de los óxidos de elementos no metálicos ). Por ejemplo, el anión sulfato , S O 2− 4 , se deriva del H 2 SO 4 , que puede considerarse como SO 3 + H 2 O .
La segunda regla se basa en el estado de oxidación del átomo central del ion, que en la práctica suele estar (aunque no siempre) directamente relacionado con el número de átomos de oxígeno en el ion, siguiendo el patrón que se muestra a continuación. La siguiente tabla muestra la familia de oxianiones de cloro :
A medida que aumenta el número de átomos de oxígeno unidos al cloro, el número de oxidación del cloro se vuelve más positivo. Esto da lugar al siguiente patrón común: primero, el ion -ato se considera el nombre base; añadir el prefijo per- añade un oxígeno (o aumenta el estado de oxidación ), mientras que cambiar el sufijo -ato a -ito reduce los oxígenos en uno, y mantener el sufijo -ito y añadir el prefijo hipo- reduce el número de oxígenos en uno más, todo ello sin cambiar la carga. El patrón de nomenclatura se repite en muchas series de oxianiones diferentes basadas en una raíz estándar para esa serie en particular. El -ito tiene un oxígeno menos que el -ato , pero diferentes aniones -ato pueden tener diferentes números de átomos de oxígeno.
Generalmente, el cambio de prefijo corresponde a un cambio en el estado de oxidación . La principal excepción es el prefijo per- , ya que solo los halógenos y algunos metales de transición pueden oxidarse a estados de oxidación +7 o superiores que normalmente usarían per- . Para otros elementos, se usa como abreviatura de peroxi- , que tiene el mismo estado de oxidación que el anión -ato anterior , pero contiene un grupo peróxido en lugar de un solo oxígeno. También hay casos en los que el estado de oxidación aumenta pero el número de átomos de oxígeno no, como la oxidación del manganato ( MnO₂⁻₄ ) a permanganato ( MnO₄⁻₄ ) .
Algunos oxianiones forman dímeros , generalmente por la pérdida de un equivalente de óxido . A estos aniones se les da el prefijo di- o piro- (ya que muchos se pueden preparar calentándolos). [ 4 ] Estos aniones contienen enlaces X−O−X y están relacionados estructuralmente con los anhídridos ácidos del ácido conjugado . El prefijo piro- se usa solo para este tipo de dímeros; otros, como el hiponitrito , contienen estructuras de enlace diferentes a pesar de tener una fórmula que sugiere que está "compuesto" por dos unidades de nitróxido .
La siguiente tabla muestra los patrones de nomenclatura de algunos iones comunes y sus derivados. Las excepciones a las reglas se resaltan en amarillo, mientras que los aniones demasiado inestables para existir se marcan con la palabra "ninguno" en rojo.
Otros ejemplos de iones poliatómicos comunes
Las siguientes tablas ofrecen ejemplos adicionales de iones poliatómicos comunes en diversas categorías. Se incluyen solo algunos ejemplos, dado que la cantidad de iones poliatómicos que se encuentran en la práctica es muy grande.
Zwitteriones e iones poliatómicos policargados
Muchas moléculas poliatómicas pueden portar cargas separadas espacialmente, formando iones poliatómicos policargados. Un caso importante de estos compuestos son los zwitteriones , que son compuestos neutros pero tienen cargas formales opuestas dentro de la misma molécula. [ 5 ] Un ejemplo típico son los aminoácidos , que portan grupos amino y carboxilo cargados. Estas cargas pueden influir en las propiedades químicas [ 6 ] y físicas de las sustancias. [ 7 ]
Muchos zwitteriones presentan tautomería con una molécula "madre" sin cargas formales. Por ejemplo, la glicina se convierte reversiblemente entre la molécula madre y una forma zwitteriónica mediante la transferencia de un átomo de hidrógeno lábil entre el grupo amino protonado y el grupo carboxilato . [ 8 ] Por el contrario, la trimetilglicina tiene tres grupos metilo no lábiles , formando amonio cuaternario , por lo que no se interconvierte con el isómero no zwitteriónico (un éster de dimetilglicina ). Estos zwitteriones no tautoméricos se denominan betaínas . [ 9 ]
Véase también
Referencias
- ↑ Petrucci, Ralph H.; Herring, F. Geoffrey; Madura, Jeffry D.; Bissonnette, Carey (2017). Química general: principios y aplicaciones modernas (Undécima ed.). Toronto: Pearson. pág. A50. ISBN 978-0-13-293128-1.
- ↑ "Compuestos iónicos que contienen iones poliatómicos" . www.chem.purdue.edu . Consultado el 16 de abril de 2022 .
- ↑ "IUPAC - radical (radical libre) (R05066)" . goldbook.iupac.org . Consultado el 25 de enero de 2023 .
- ↑ IUPAC , Compendio de Terminología Química , 5.ª ed. (el "Libro de Oro") (2025). Versión en línea: (2006 – ) " pyro ". doi : 10.1351/goldbook.P04959
- ↑ IUPAC , Compendio de Terminología Química , 5.ª ed. (el "Libro de Oro") (2025). Versión en línea: (2006 – ) " Zwitterions ". doi : 10.1351/goldbook.Z06752
- ↑ Pizzi, Andrea; Dhaka, Arun; Beccaria, Roberta; Resnati, Giuseppe (2024-07-01). "Autoensamblaje anión⋯anión bajo el control de enlaces de agujeros σ y π" . Chemical Society Reviews . 53 (13): 6654– 6674. doi : 10.1039/D3CS00479A . ISSN 1460-4744 . PMID 38867604 .
- ↑ Novikov, Anton P.; Safonov, Alexey V.; German, Konstantin E.; Grigoriev, Mikhail S. (2023-12-18). "Qué tipo de interacciones podemos obtener al pasar de iones zwitteriónicos a iones "dritter": las interacciones anión-anión C–O⋯Re(O4) y Re–O⋯Re(O4) hacen diferencias estructurales entre el perrenato y el pertecnetato de L-histidinio" . CrystEngComm . 26 (1): 61– 69. Bibcode : 2023CEG....26...61N . doi : 10.1039/D3CE01164J . ISSN 1466-8033 .
- ↑ Tuñón, Iñaki; Silla, Estanislao; Ruiz-López, Manuel F. (2000). "Sobre el proceso de tautomerización de la glicina en solución acuosa". Letras de Física Química . 321 ( 5– 6): 433– 437. Código Bib : 2000CPL...321..433T . doi : 10.1016/S0009-2614(00)00365-1 .
- ↑ IUPAC , Compendio de Terminología Química , 5.ª ed. (el "Libro de Oro") (2025). Versión en línea: (2006 – ) " Betaínas ". doi : 10.1351/goldbook.B00637
Enlaces externos
- Química general en línea: Apuntes complementarios: Compuestos: Iones poliatómicos
- Lista de iones poliatómicos
- Tablas de iones poliatómicos comunes , incluyendo archivos PDB.
- iones
