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Conteúdo principal

Íons poliatômicos

Como nomear compostos iônicos que contêm íons poliatômicos comuns
Neste artigo, nós vamos discutir íons poliatômicos. O prefixo poli- significa muitos, então um íon poliatômico é um íon que contém mais de um átomo. Essa característica diferencia íons poliatômicos de íons monoatômicos, os quais contém somente um átomo. Exemplos de íons monoatômicos incluem Na+, Fe3+, Cl, e muitos, muitos outros. Este artigo assume que você tenha um conhecimento básico sobre íons monoatômicos, convenções sobre nomenclaturas de compostos e como escrever suas fórmulas químicas
Para uma revisão sobre esses tópicos, consulte este artigo sobre íons monoatômicos e nomenclatura de compostos.
Os íons poliatômicos estão em toda a parte! O giz é composto de carbonato de cálcio, CaCO3, que contém cátions cálcio, Ca2+, e ânions carbonato, CO32, que são íons poliatômicos. Imagem: Alice on Flickr, CC BY-NC-ND 2.0

Estrutura dos íons poliatômicos

Podemos entender os íons poliatômicos comparando-os aos íons monoatômicos. Um íon monoatômico é um átomo que foi ionizado ganhando ou perdendo elétrons. O íon tem carga líquida porque o número total de elétrons não está equilibrado pelo número total de prótons do núcleo. Assim, em comparação com o átomo neutro, temos elétrons a mais (no caso de um ânion, carregado negativamente), ou a menos (no caso de um cátion, carregado positivamente). Por exemplo, um átomo neutro de cloro tem um número atômico de 17, ou seja, tem 17 prótons e 17 elétrons. O átomo neutro às vezes ganha um elétron para se tornar o ânion de cloro, Cl:
             Cl   +   e      Cl
    17elétrons              18elétrons
     17prótons                17prótons
Após ganhar um elétron, o ânion de cloro tem 17 prótons e 18 elétrons. Como há um elétron a mais em comparação com o número de prótons, o íon tem carga líquida de -1.
Da mesma forma, podemos imaginar que um íon poliatômico é uma molécula que foi ionizada ganhando ou perdendo elétrons. Em um íon poliatômico, o grupo de átomos ligados covalentemente tem uma carga líquida porque o número total de elétrons na molécula não é igual ao número total de prótons na molécula. Quando desenhamos as estruturas de Lewis, a carga total de um íon poliatômico é igual à soma das cargas formais de cada átomo do íon.
Estrutura de Lewis do hidróxido.
Estrutura de Lewis do íon de hidróxido. Os pontos ao redor do O indicam três pares livres, e a linha entre H e O representa uma ligação covalente que contém dois elétrons compartilhados. A carga total do íon poliatômico é 1-, que está indicada fora dos parênteses, na parte superior direta. Crédito da imagem: Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0
Por exemplo, vamos considerar o íon poliatômico OH, conhecido como íon hidróxido. À esquerda, podemos ver a estrutura do íon hidróxido. Esta contém um átomo de oxigênio e um átomo de hidrogênio. A linha única entre eles representa uma ligação covalente, que contém dois elétrons compartilhados entre H e O. Os pontos ao redor de O representam pares solitários de elétrons. No hidróxido, o oxigênio tem três pares de elétrons isolados, totalizando seis pares de elétrons no total.
A carga líquida do íon hidróxido é indicada colocando a estrutura de pontos inteira dentro de colchetes com a carga no canto superior direito. Vemos que o hidróxido tem carga 1, ou seja, o íon tem 1 elétron a mais que o número de prótons nos núcleos dos átomos de hidrogênio e oxigênio.
Verificação de conceito: Quantos prótons e elétrons há em um íon de hidróxido?

Íons poliatômicos comuns

Os íons poliatômicos estão em toda a parte! Os íons de bicarbonato (HCO3) ajudam a manter o nível do pH em nosso sangue, enquanto os fosfatos (PO43) são extremamente importantes em vários processos metabólicos. Conhecer os nomes, as cargas e as fórmulas dos íons poliatômicos mais comuns vai te ajudar a reconhecer compostos iônicos e a prever sua reatividade. A tabela a seguir relaciona alguns dos íons poliatômicos mais comuns.
FórmulaNomeFórmulaNomeHg22+Mercúrio(I)SCNTiocianatoNH4+AmônioCO32CarbonatoNO2NitritoHCO3Hidrogenocarbonato (bicarbonato*)NO3NitratoClOHipocloritoSO32SulfitoClO2CloritoSO42SulfatoClO3CloratoHSO4Hidrogenossulfato (bissulfato*)ClO4PercloratoOHHidróxidoC2H3O2(ou CH3COO)AcetatoCNCianetoMnO4PermanganatoPO43fosfatoCr2O72DicromatoHPO42HidrogenofosfatoCrO42CromatoH2PO4DihidrogenofosfatoO22PeróxidoC2O42Oxalato
* Um nome informal mas comumente usado.
Vamos consultar os íons poliatômicos desta tabela pelo restante do artigo!

Nomes e fórmulas químicas de compostos contendo íons poliatômicos

Você provavelmente vai encontrar íons poliatômicos em sua cozinha! Fermento em pó é um nome comum para bicarbonato de sódio, NaHCO3, que contém o íon bicarbonato . Imagem: pixabay, CC0 1.0
Agora que temos uma referência para muitos dos íons poliatômicos comuns, vamos ver como nomear e escrever as fórmulas dos compostos que os contêm. Há 2 coisas principais para se ter em mente:
  1. Se um composto contém mais de um íon poliatômico do mesmo tipo, é necessário colocar a fórmula do íon entre parênteses antes de usar um subscrito para indicar quantos íons desse tipo estão no composto.
  2. A carga total para o composto iônico deve ser neutra, o que significa que o montante das cargas dos cátions e ânions deve somar para zero. Podemos usar esta regra para descobrir a fórmula de um composto iônico, quando sabemos que a carga sobre o ânion e o cátion. Esta regra também pode ser útil para deduzir a carga de um íon quando a fórmula química para o composto iônico é conhecida.
Vamos ver alguns exemplos.

Exemplo 1: Encontrar a fórmula química a partir do nome composto

Qual é a fórmula química do hidróxido de cálcio?
O cálcio é um metal alcalino terroso (Grupo 2 da tabela periódica), então, ele forma íons com carga +2. Considerando nossa tabela, sabemos que o hidróxido tem a fórmula OH, e que ele tem carga 1. Precisaremos de 2 íons de hidróxido para neutralizar a carga +2 do Ca2+. Quando escrevermos a fórmula, incluímos parênteses ao redor do OH seguido por um 2 subscrito, para deixar claro que há 2 íons de hidróxido para cada cátion de Ca2+. Assim, a fórmula química do composto é Ca(OH)2.
Verificação de conceito: Por que a fórmula CaOH2 seria incorreta para o hidróxido de cálcio?

Exemplo 2: Nomenclatura de compostos iônicos que contêm íons poliatômicos

Qual é o nome do composto cuja fórmula é Ni3(PO4)2?
Quando nomeamos compostos iônicos, é bom primeiro separar a fórmula em cátion(s) e ânion(s). Neste composto, o cátion é o níquel. O níquel é um metal de transição que pode formar vários tipos de cátions com cargas diferentes. Isto significa que precisaremos descobrir a carga do íon de níquel neste composto específico, de forma que possamos especificá-lo quando nomearmos o composto iônico! Felizmente, sabemos a carga do ânion: o fosfato é um íon poliatômico que sempre tem carga 3. Como a carga total de um composto iônico é 0, podemos usar a fórmula química e a carga do fosfato para calcular a carga do íon de níquel:
Carga líquida=0=(nº de cátions×carga do cátion)+(nº de ânions×carga do ânion)
Se reorganizarmos esta equação, veremos que a soma das cargas dos cátions deve ser igual a 1 vezes a soma das cargas dos ânions.
nº de cátions×carga do cátion=1×(nº de ânions×carga do ânion)
Podemos inserir os valores conhecidos dos números de cátions e ânions pela fórmula química e a carga do ânion, e então, encontrar o valor da carga do níquel:
3×carga do cátion=1×(2×3)=6+carga do cátion=6+3=2+
Agora, sabemos que o cátion em nosso composto é o níquel(II). Para nomear todo o composto, começamos com o nome do ânion, seguido pelo nome do cátion com a carga incluída entre parênteses usando numerais romanos.
Portanto, o nome do composto é fosfato de níquel(II).

Exemplo 3: Quebrando um composto iônico em íons

Quais são os íons constituintes do composto iônico Ca(MnO4)2?
Especifique a fórmula, a carga e o número de cada íon.
Quando analisamos a fórmula de um composto iônico, primeiro procuramos as fórmulas dos íons conhecidos. Neste caso, percebemos que MnO4, permanganato, é um dos íons listados na tabela acima. Neste composto, vemos que temos 2 íons de permanganato.
Como o permanganato tem carga 1, isto significa que ele está contribuindo com uma carga líquida de 2×(1)=2 para o composto iônico. Lembre-se de que em todos os compostos iônicos, a carga líquida do composto deve ser 0. Portanto, o cálcio deve estar presente na forma do cátion Ca2+ para compensar a carga líquida de -2 dos 2 íons de MnO4.
Para verificar nosso raciocínio, podemos perguntar: "O cálcio normalmente forma cátions com carga +2?" Como Ca é um metal do Grupo 2, ele vai normalmente perder 2 elétrons para formar cátions +2. Assim, nossa resposta está coerente com nosso conhecimento de reatividade química, eba!
Portanto, o composto iônico Ca(MnO4)2 contém 1 cátion Ca2+ e 2 ânions MnO4.
Muitas vezes, é bom quebrar um composto iônico em seus íons constituintes. Um exemplo desta situação é quando um composto iônico é dissolvido em água para uma reação. Muitos compostos iônicos são solúveis em água, e os íons constituintes se dissociam quando estão em solução. Os íons dissociados podem, então, sair e participar de sua própria química independentemente dos outros íons do composto iônico original.

Conclusão

Assim como os íons são formados quando átomos neutros ganham ou perdem elétrons, um íon poliatômico se forma quando uma molécula neutra ganha ou perde elétrons. Portanto, um íon poliatômico é um grupo de átomos ligados covalentemente que têm carga líquida devido ao fato de que o número total de elétrons na molécula não é igual ao número total de prótons na molécula. Na estrutura de Lewis de um íon poliatômico, a soma das cargas formais de todos os átomos deve ser igual à carga líquida do íon.
Conhecer os íons poliatômicos mais comuns ajuda a reconhecer compostos iônicos e a prever sua reatividade. Se por um lado aprender todos os íons poliatômicos pode parecer assustador, há padrões nas fórmulas, nomes e cargas de vários íons. Pode-se aprender esses padrões, em vez de simplesmente tentar decorar todos os íons.
Bônus: Quando você souber os íons poliatômicos, você pode jogar o jogo "Encontre o íon poliatômico", no qual você deve procurar por exemplos de compostos que contenham íons poliatômicos na vida cotidiana. Demos exemplos de bicarbonato de sódio e giz neste artigo. Você consegue achar outros? (Dica: verifique a lista de ingredientes de sua loção, xampu ou pasta de dentes). Fique à vontade para postar outros nos comentários abaixo!

Tente!

Problema 1
Qual é a fórmula química do hidrogenofosfato de lítio?
Escolha 1 resposta:

Problema 2
Qual é o nome do composto cuja fórmula química é (NH4)2S ?
Escolha 1 resposta:

Problema 3
Quais são os íons constituintes do composto iônico FeCr2O7?
Especifique a fórmula, a carga e o número de cada íon.
Escolha 1 resposta:

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