다원자 이온
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1. 개요
다원자 이온은 두 개 이상의 원자가 결합하여 전하를 띠는 이온을 의미한다. 다원자 이온의 명명법은 접두사 'bi-'를 사용하여 수소 이온이 추가되었음을 나타내거나, 중심 원자의 산화 상태 및 산소 원자 수에 따라 달라진다. 주요 다원자 음이온으로는 아세테이트, 탄산염, 시안화물, 인산염, 황산염 등이 있으며, 양이온으로는 암모늄, 하이드로늄, 포스포늄 등이 있다.
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다원자 이온 |
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2. 다원자 이온의 명명법
다원자 이온의 이름은 주로 그 구성 원소와 구조에 따라 결정된다. 다원자 이온 명명법은 몇 가지 규칙을 따른다.
- 이름에 'bi' 접두사가 붙으면 화학식에 수소(H)가 하나 추가되고 전하가 1 증가한다. 'bi' 대신 'hydrogen'을 사용하기도 한다.
- 예시: H+과 CO32-으로 구성된 HCO3-은 바이카보네이트(bicarbonate) 또는 하이드로젠 카보네이트(hydrogen carbonate)라고 불린다.
- 대부분의 다원자 이온은 비금속 원소 산화물에서 유래한 산의 짝염기이다.
- 예시: 황산 이온(SO42-)은 H2SO4에서 유래한다.
- 이온의 산소 원자 수에 따라 이름이 달라진다.
- 기본 이름은 '-ate' 어미를 가진다.
- 산소 원자가 하나 더해지면 'per-' 접두사가 붙는다.
- 산소 원자가 하나 줄면 '-ate' 어미가 '-ite'로 바뀐다.
- 산소 원자가 하나 더 줄면 '-ite' 어미는 유지하고 'hypo-' 접두사가 붙는다.
- 이때 전하는 변하지 않는다.
이러한 규칙은 모든 다원자 이온에 적용되지는 않지만, 황산 이온, 인산 이온, 질산 이온, 염소산 이온 등에는 적용된다.
2. 1. 옥소음이온 명명법
대부분의 다원자 음이온은 옥소음이온(산소와 다른 원소의 결합으로 이루어진 음이온)이다. 옥소음이온을 명명할 때는 중심 원자의 산화 상태와 산소 원자의 수에 따라 이름이 달라진다. 중심 원자에 붙은 산소 원자 수가 증가할수록, "과"(per-), "-산염"(-ate), "-아산염"(-ite), "하이포아-"(hypo-) 순서로 접두사 및 접미사가 붙는다. 예를 들어, 염소산염(ClO₃⁻)은 '염소산염'이 기본 형태이며, 산소가 하나 더 붙으면 '과염소산염'(ClO₄⁻), 하나 줄면 '아염소산염'(ClO₂⁻), 두 개 줄면 '하이포아염소산염'(ClO⁻)이 된다.이러한 명명 규칙은 브로민, 아이오딘, 황, 셀레늄, 텔루륨, 질소, 인, 비소 등의 옥소음이온에도 비슷하게 적용된다.
일부 옥소 음이온은 산소 원자를 잃으면서 이합체가 될 수 있다. 이러한 반응은 종종 가열을 포함하기 때문에 접두사 ''pyro''가 사용되며, ''di-''로도 표시된다.[4] 예를 들어, 중크롬산염 이온은 이합체이다.
2. 1. 1. 산소 이온 명명 규칙 예시
다원자 음이온의 명명 규칙은 몇 가지 패턴을 따른다.- 규칙 1: 이름에 'bi' 접두사가 추가되면 이온의 공식에 수소가 추가되고 전하가 1 증가한다. 'bi-' 접두어 대신 'hydrogen'을 사용하기도 한다.
- 예시: 탄산 이온() + H+ → 탄산수소 이온(). 탄산수소 이온은 중탄산염이라고도 불린다.
- 규칙 2: 이온의 중심 원자의 산화 상태를 기반으로 하며, 이는 이온에 있는 산소 원자의 수와 관련이 있다.
- '-ate' 이온을 기본 이름으로 간주한다.
- 'per-' 접두사를 추가하면 산소가 추가된다.
- '-ate' 접미사를 '-ite'로 변경하면 산소 수가 하나 감소한다.
- '-ite' 접미사를 유지하고 'hypo-' 접두사를 추가하면 산소 수가 하나 더 감소한다.
- 이때 전하는 변하지 않는다.
다음 표는 염소 옥시아니온족을 보여준다. 염소에 결합된 산소 원자의 수가 증가함에 따라 염소의 산화수는 더 양성이 된다.
이 규칙은 모든 다원자 음이온에 적용되지는 않지만, 더 흔한 몇몇 음이온(예: 황산염, 인산염, 질산염)에는 적용된다.
2. 2. 이합체 명명법
일부 옥소음이온은 산소 원자를 잃으면서 이합체(두 개의 분자가 결합한 형태)를 형성할 수 있다. 이 경우, "파이로"(pyro-) 또는 "다이-"(di-) 접두사가 붙는다.[4] 예를 들어 파이로황산 이온과 다이크롬산 이온이 있다.
2. 3. '바이-' 접두사 및 수소 포함 음이온 명명법
음이온에 수소(H)가 추가되면, "바이-"(bi-) 접두사 또는 "수소"라는 단어를 이름 앞에 붙인다. 예를 들어, 탄산 이온(CO₃²⁻)에 수소가 하나 추가되면, "바이카보네이트" 또는 "탄산수소" 이온(HCO₃⁻)이 된다.[4] 이 과정은 양성자화라고 한다.3. 주요 다원자 이온의 예시
다원자 이온은 여러 개의 원자가 결합하여 하나의 이온처럼 행동하는 것을 말한다. 실제로 사용되는 다원자 이온의 수가 매우 많기 때문에, 몇 가지 대표적인 예만 제시하며, 흔히 사용되는 다원자 이온의 예시는 다음과 같다.
테트라하이드록시붕산염 | |
아세틸라이드 | |
에톡사이드 또는 에탄올레이트 | |
아세테이트 또는 에타노에이트 | 또는 |
벤조에이트 | 또는 |
시트르산염 | |
포름산염 | |
탄산염 | |
옥살산염 | |
시안화물 | |
크롬산염 | |
다이크롬산염 | |
탄산수소염 또는 중탄산염 | |
인산수소염 | |
인산이수소염 | |
황산수소염 또는 중황산염 | |
망가네이트 | |
과망가니즈산염 | |
아연산염 | |
알루민산염 | |
텅스텐산염 | |
아잔화물 또는 아미드 | |
과산화물 | |
초과산화물 | |
수산화물 | |
황화수소염 | |
시안산염 | |
티오시안산염 | |
정규 규산염 | |
티오황산염 | |
아자이드 | |
테트라과산크롬산염 |
3. 1. 음이온
테트라하이드록시붕산염 | |
아세틸라이드 | |
에톡사이드 또는 에탄올레이트 | |
아세테이트 또는 에타노에이트 | 또는 |
벤조에이트 | 또는 |
시트르산염 | |
포름산염 | |
탄산염 | |
옥살산염 | |
시안화물 | |
크롬산염 | |
다이크롬산염 | |
탄산수소염 또는 중탄산염 | |
인산수소염 | |
인산이수소염 | |
황산수소염 또는 중황산염 | |
망가네이트 | |
과망가니즈산염 | |
아연산염 | |
알루민산염 | |
텅스텐산염 | |
아잔화물 또는 아미드 | |
과산화물 | |
초과산화물 | |
수산화물 | |
황화수소염 | |
시안산염 | |
티오시안산염 | |
정규 규산염 | |
티오황산염 | |
아자이드 | |
테트라과산크롬산염 |
3. 2. 양이온
4. 한국 사회와 다원자 이온
다원자 이온은 한국 사회의 다양한 분야에서 중요한 역할을 한다.
참조
[1]
서적
General chemistry: principles and modern applications
Pearson
2017
[2]
웹사이트
Ionic Compounds Containing Polyatomic Ions
https://www.chem.pur[...]
2022-04-16
[3]
웹사이트
IUPAC - radical (free radical) (R05066)
https://goldbook.iup[...]
2023-01-25
[4]
간행물
pyro
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