Co to jest Oxyanion?
Jon to nieobojętny atom lub zbiór atomów funkcjonujący jako jednostka. Jeśli jon ma deficyt elektronów, jest „kationem”, ale jeśli ma nadwyżkę elektronów, jest „anionem”. Gdy tlen jest częścią kationu, jest to oksykacja - na przykład uranyl (UO 2 ) +2 . Alternatywnie, jeśli atomy tlenu są częścią anionu, jest to oksyanion, tak jak w azotanie (-NO 3 ) -1 . Rzadko oba jony są natlenione, mając zarówno oksykację, jak i oksyanion. Jednym z bardziej znanych przykładów tego jest azotan uranylu (UO 2 ) (NO 3 ) 2 .
Istnieje wiele odmian oksyanionu. Są wśród nich siarczan (SO 4 ) -2 , octan (CH 3 COO) -1 i telluryt (TeO 3 ) -2 . Inne rodzaje oksyanionu obejmują nadchloran (ClO 4 ) -1 , fosforan (PO 4 ) -3 i azotan (NO 3 ) -1 .
Oxyanion można zwykle zapisać jako odpowiedni kwas, z którego pochodzi. W tym przypadku mamy kwasy siarkowy, octowy, znamienny, nadchlorowy i azotowy. Usunięcie wody z tych kwasów daje bezwodniki - trójtlenek siarki, bezwodnik octowy, dwutlenek telluru, heptotlenek chloru, pięciotlenek fosforu i pięciotlenek azotu. W szczególności oksyaniony nieorganiczne często składają się z tlenu i niemetalu, takiego jak siarka, azot lub fosfor; mogą jednak również składać się z metalu i tlenu.
Dwoma gatunkami oksyanionowymi zawierającymi metal są dichromian i nadmanganian. Dichromian potasu (K 2 Cr 2 O 7 ) jest często stosowany w organicznych reakcjach chemicznych jako środek utleniający; nadmanganian potasu (KMnO 4 ) jest jeszcze silniejszym utleniaczem. W połączeniu z kwasem siarkowym wytwarza substancję wybuchową bezwodnik kwasu nadmanganowego lub heptotlenek manganu (Mn 2 O 7 ), zgodnie z równaniem reakcji 2 KMnO 4 + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + Mn 2 O 7 + H 2 O. W przeciwieństwie do nadmanganianu, niektóre związki oksyanionowe w ogóle nie działają jako utleniacze. Wynika to z wielu czynników, w tym elektroujemności, wielkości jonów, konfiguracji elektronów i stabilizacji rezonansu.
Konfiguracja elektronów umożliwiająca tworzenie oksyanionu wymaga obecności rozszerzalnych orbitowych powłok elektronowych d, które umożliwiają wyższe poziomy wartościowości atomowej. Chociaż trzy z halogenów, a mianowicie chlor, brom i jod, mają takie powłoki i mogą tworzyć nawet silnie natlenione aniony, fluor nie. Może tworzyć tylko jeden kwas utleniony, kwas podfluorowy, a ten jest tak niestabilny, że łatwo wybucha. Dodatkowym czynnikiem, który przyczynia się zarówno do tworzenia, jak i stabilności oksyanionu, jest symetria rezonansu jonowego. Jedną z najbardziej stabilnych struktur oksyanionowych, siarczan, można narysować jako jedną z sześciu możliwych równoważnych struktur rezonansowych, w efekcie rozkładając ładunek ujemny na dużą powierzchnię zewnętrzną.