Od prvku k zlúčenine: ióny a náboj

Atóm je navonok neutrálny: v jadre má toľko kladných protónov, koľko má v obale záporných elektrónov. Pri chemických reakciách sa však jadro nemení. Menia sa len elektróny, a to hlavne tie najvzdialenejšie od jadra, ktoré voláme valenčné elektróny.

Atómy vzácnych plynov (neón, argón) sú mimoriadne stále. Majú vo valenčnej vrstve osem elektrónov, čomu hovoríme oktet (hélium má dva). Ostatné atómy sa k takému usporiadaniu radi dostanú, a to najjednoduchšou cestou:

• atóm, ktorý má valenčných elektrónov málo (1 až 3), ich radšej odovzdá,
• atóm, ktorému do oktetu chýba málo (1 až 3), elektróny radšej prijme.

Koľko valenčných elektrónov má atóm prvku hlavnej skupiny, prezradí periodická tabuľka. V 1. a 2. skupine je to číslo skupiny, v 13. až 18. skupine číslo skupiny mínus 10. Viac o tom nájdeš v lekcii Kovy, nekovy a polokovy.

Keď atóm odovzdá elektróny, má viac protónov ako elektrónov a jeho náboj je kladný. Takú časticu voláme katión. Katióny tvoria najmä kovy.

Keď atóm elektróny prijme, prevládnu elektróny a náboj je záporný. Taká častica je anión. Anióny tvoria najmä nekovy.

$$\mathrm{Na} \to \mathrm{Na^{+}} + e^{-} \qquad \mathrm{Cl} + e^{-} \to \mathrm{Cl^{-}}$$

Náboj iónu píšeme vpravo hore: najprv číslo, potom znamienko (Mg²⁺, O²⁻). Jednotku nepíšeme, teda Na⁺, nie Na¹⁺.

skupina	príklad	valenčné elektróny	čo atóm urobí	ión
1	Na, K, Li	1	odovzdá 1 e⁻	Na⁺, K⁺, Li⁺
2	Mg, Ca, Ba	2	odovzdá 2 e⁻	Mg²⁺, Ca²⁺, Ba²⁺
13	Al	3	odovzdá 3 e⁻	Al³⁺
15	N, P	5	prijme 3 e⁻	N³⁻, P³⁻
16	O, S	6	prijme 2 e⁻	O²⁻, S²⁻
17	F, Cl, Br, I	7	prijme 1 e⁻	F⁻, Cl⁻, Br⁻, I⁻
18	Ne, Ar	8	nič, oktet už má	netvorí ióny

Prvky 14. skupiny (uhlík, kremík) majú štyri valenčné elektróny. Odovzdať aj prijať štyri elektróny je náročné, preto tieto prvky jednoduché ióny tvoria len výnimočne a radšej zdieľajú elektróny v kovalentných väzbách.

Kovy s viacerými nábojmi

Pri prechodných kovoch (železo, meď, mangán, chróm) to také jednoduché nie je. Železo tvorí katión Fe²⁺ aj Fe³⁺, meď Cu⁺ aj Cu²⁺. Aký náboj v danej zlúčenine majú, sa z periodickej tabuľky nevyčíta, prezradí to až vzorec alebo názov. Presne na to slúžia koncovky, ktoré sa naučíš v lekcii Koncovky podľa oxidačného čísla.

Viacatómové ióny

Náboj môže niesť aj skupina atómov, ktoré drží pohromade kovalentná väzba. Najčastejšie sa stretneš s týmito:

ión	názov
OH⁻	hydroxidový anión
NH₄⁺	amónny katión
SO₄²⁻	síranový anión
NO₃⁻	dusičnanový anión
CO₃²⁻	uhličitanový anión

S viacatómovými iónmi zaobchádzame ako s jedným celkom. Ak ich je vo vzorci viac, dáme ich do zátvorky: Ca(OH)₂. Podrobne sa im venuje lekcia Katióny, anióny a atómové skupiny.

Názov katiónu tvorí prídavné meno odvodené od prvku a slovo katión: Na⁺ je sodný katión, Ca²⁺ vápenatý katión, Al³⁺ hlinitý katión. Koncovka prídavného mena závisí od náboja (-ný, -natý, -itý), vysvetlíme ju v lekcii o koncovkách.

Názov jednoatómového aniónu má koncovku -idový: Cl⁻ je chloridový anión, O²⁻ oxidový, S²⁻ sulfidový a N³⁻ nitridový anión. Z toho priamo vychádzajú názvy zlúčenín: chlorid, oxid, sulfid, nitrid.

Iónová zlúčenina je ako vyrovnaná váha. Súčet kladných nábojov katiónov sa musí presne rovnať súčtu záporných nábojov aniónov, aby bola celá látka elektricky neutrálna. Postup je vždy rovnaký:

1. Zapíš katión a anión s ich nábojmi.
2. Nájdi najmenší spoločný násobok veľkostí nábojov.
3. Dopočítaj, koľko katiónov a koľko aniónov dá tento násobok.
4. Počty napíš ako dolné indexy, jednotku nepíšeme. Katión píšeme vo vzorci vždy prvý.

katión	anión	počet	vzorec	názov
Na⁺	Cl⁻	1 : 1	NaCl	chlorid sodný
Ca²⁺	Cl⁻	1 : 2	CaCl₂	chlorid vápenatý
Mg²⁺	O²⁻	1 : 1	MgO	oxid horečnatý
Na⁺	O²⁻	2 : 1	Na₂O	oxid sodný
Al³⁺	O²⁻	2 : 3	Al₂O₃	oxid hlinitý

V interaktívnom cvičení pod textom si vyber prvok (Na, Mg, Al, Cl, O, S alebo N), pozri sa, koľko má valenčných elektrónov, a over si, či elektróny odovzdá, alebo prijme a aký ión vznikne.

Medzi kovom a nekovom vzniká iónová väzba. Dva nekovy (napríklad uhlík a kyslík v CO₂ alebo síra a kyslík v SO₃) si však elektróny úplne neodovzdajú, len ich zdieľajú. V molekule CO₂ teda nie sú žiadne ióny C⁴⁺ a O²⁻.

Aby sme mohli rovnakým spôsobom pomenúvať iónové aj kovalentné zlúčeniny, chemici zaviedli oxidačné číslo. Je to „predstieraný“ náboj, ktorý by atóm mal, keby boli všetky väzby iónové. Práve oxidačné číslo určuje koncovky v názvoch a je témou nasledujúcej lekcie Oxidačné číslo.

• Zámena katiónu a aniónu. Katión je kladný (kat = „dole“, putuje ku katóde), anión záporný. Kovy tvoria katióny, nekovy anióny.
• Zlé poradie v zápise náboja. Správne je Mg²⁺ (číslo, potom znamienko), nie Mg⁺².
• Počet atómov namiesto náboja. Index v Cl₂ neznamená náboj. Samotný chlór existuje ako molekula Cl₂, ale v zlúčenine je každý atóm chlóru samostatný anión Cl⁻.
• Zabudnutá neutralita. „NaO“ alebo „AlO“ neexistujú, lebo náboje sa nevyrovnajú. Vždy si over, že súčet nábojov je nula.
• Zátvorka pri viacatómovom ióne. Hydroxid vápenatý je Ca(OH)₂, nie CaOH₂. Bez zátvorky by index patril len vodíku.