Что такое оксианион?
Ион - это ненейтральный атом или совокупность атомов, функционирующих как единое целое. Если ион обладает дефицитом электронов, он является «катионом», но если он имеет избыток электронов, он является «анионом». Когда кислород является частью катиона, это оксикатион, например, уранил (UO 2 ) +2 . Альтернативно, если атомы кислорода являются частью аниона, это оксианион, как в нитрате (-NO 3 ) -1 . В редких случаях оба иона являются оксигенированными, имеющими оксикатион и оксианион. Одним из наиболее известных примеров этого является уранилнитрат (UO 2 ) (NO 3 ) 2 .
Существует множество разновидностей оксианионов. Среди них сульфат (SO 4 ) -2 , ацетат (CH 3 COO) -1 и теллурит (TeO 3 ) -2 . Другие типы оксианионов включают перхлорат (ClO 4 ) -1 , фосфат (PO 4 ) -3 и нитрат (NO 3 ) -1 .
Оксианион обычно можно записать в виде соответствующей кислоты, из которой он получен. В данном случае мы имеем серную, уксусную, теллурную, хлорную и азотную кислоты. Удаление воды из этих кислот дает ангидриды - триоксид серы, уксусный ангидрид, диоксид теллура, гептоксид хлора, пентоксид фосфора и пентоксид азота. Примечательно, что неорганические оксианионы часто состоят из кислорода и неметалла, такого как сера, азот или фосфор; однако они могут также состоять из металла и кислорода.
Двумя металлсодержащими оксианионами являются дихромат и перманганат. Дихромат калия (K 2 Cr 2 O 7 ) часто используется в органических химических реакциях в качестве окислителя; Перманганат калия (KMnO 4 ) является еще более сильным окислителем. При сочетании с серной кислотой образуется взрывчатое вещество ангидрид пермангановой кислоты или гептоксид марганца (Mn 2 O 7 ) в соответствии с уравнением реакции 2 KMnO 4 + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + Mn 2 O 7 + H 2 O. Вопреки природе перманганата, некоторые оксианионные соединения вообще не действуют как окислители. Это связано с рядом факторов, включая электроотрицательность, размер ионов, электронную конфигурацию и резонансную стабилизацию.
Электронная конфигурация, обеспечивающая образование оксианионов, требует наличия расширяющихся электронных орбитальных d-оболочек, которые обеспечивают более высокие уровни атомной валентности. Хотя три галогена, а именно хлор, бром и йод, имеют такие оболочки и могут образовывать даже сильно оксигенированные анионы, фтора нет. Он может образовывать только одну оксигенированную кислоту, гипофторированную кислоту, и она настолько нестабильна, что легко взрывается. Дополнительным фактором, который способствует как образованию, так и стабильности оксианиона, является ионная резонансная симметрия. Одна из наиболее стабильных оксианионных структур, сульфат, может быть выбрана в качестве одной из шести возможных эквивалентных резонансных структур, в действительности распространяющих отрицательный заряд по большой внешней поверхности.