Was ist ein Oxyanion?
Ein Ion ist ein nicht neutrales Atom oder eine Ansammlung von Atomen, die als Einheit fungieren. Wenn das Ion einen Elektronenmangel aufweist, handelt es sich um ein "Kation", wenn es jedoch einen Elektronenüberschuss aufweist, handelt es sich um ein "Anion". Wenn Sauerstoff Teil des Kations ist, handelt es sich um eine Oxykation, beispielsweise Uranyl (UO 2 ) +2 . Wenn alternativ Sauerstoffatome Teil des Anions sind, handelt es sich um ein Oxyanion, wie in Nitrat (-NO 3 ) -1 . In seltenen Fällen sind beide Ionen mit Sauerstoff angereichert und weisen sowohl eine Oxydation als auch ein Oxyanion auf. Eines der bekannteren Beispiele hierfür ist Uranylnitrat (UO 2 ) (NO 3 ) 2 .
Es gibt zahlreiche Arten von Oxyanionen. Unter diesen sind Sulfat (SO 4 ) -2 , Acetat (CH 3 COO) -1 und Tellurit (TeO 3 ) -2 . Andere Arten von Oxyanionen schließen Perchlorat (ClO 4 ) -1 , Phosphat (PO 4 ) -3 und Nitrat (NO 3 ) -1 ein .
Ein Oxyanion kann üblicherweise als eine entsprechende Säure geschrieben werden, von der es abgeleitet ist. In diesem Fall haben wir Schwefel-, Essig-, Tellur-, Perchlorsäure und Salpetersäure. Die Entfernung von Wasser aus diesen Säuren ergibt die Anhydride - Schwefeltrioxid, Essigsäureanhydrid, Tellurdioxid, Chlorheptoxid, Phosphorpentoxid und Stickstoffpentoxid. Bemerkenswerterweise bestehen anorganische Oxyanionen häufig aus Sauerstoff plus einem Nichtmetall wie Schwefel, Stickstoff oder Phosphor; Sie können jedoch auch aus einem Metall und Sauerstoff bestehen.
Zwei metallhaltige Oxyanion-Spezies sind Dichromat und Permanganat. Kaliumdichromat (K 2 Cr 2 O 7 ) wird häufig in organisch-chemischen Reaktionen als Oxidationsmittel eingesetzt. Kaliumpermanganat (KMnO 4 ) ist ein noch stärkeres Oxidationsmittel. In Kombination mit Schwefelsäure entsteht der Explosivstoff Permangansäureanhydrid oder Manganheptoxid (Mn 2 O 7 ) gemäß Reaktionsgleichung 2 KMnO 4 + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + Mn 2 O 7 + H 2 O. Im Gegensatz zu Permanganat wirken einige Oxyanionen überhaupt nicht als Oxidationsmittel. Dies ist auf eine Reihe von Faktoren zurückzuführen, darunter Elektronegativität, Ionengröße, Elektronenkonfiguration und Resonanzstabilisierung.
Die Elektronenkonfiguration, die die Bildung von Oxyanionen ermöglicht, erfordert das Vorhandensein expandierbarer elektronenbahnförmiger d-Schalen, die höhere atomare Valenzniveaus ermöglichen. Obwohl drei der Halogene, nämlich Chlor, Brom und Jod, solche Schalen aufweisen und sogar stark sauerstoffhaltige Anionen bilden können, ist dies beim Fluor nicht der Fall. Es kann nur eine sauerstoffhaltige, hypofluoröse Säure bilden, und diese ist so instabil, dass sie leicht explodiert. Ein zusätzlicher Faktor, der sowohl zur Bildung als auch zur Stabilität eines Oxyanions beiträgt, ist die Ionenresonanzsymmetrie. Als eine der stabilsten Oxyanionenstrukturen kann Sulfat als eine von sechs möglichen äquivalenten Resonanzstrukturen gezogen werden, wodurch die negative Ladung über eine große Außenfläche verteilt wird.