Izvorni kôd stranice Oksianion

'''Oksianion''' ili '''oksoanion''' je [[ion]] sa generičkom formulom {{chem|A|''x''|O|''y''|''z''−}} (gdje A predstavlja [[hemijski element]] a [[kisik|O]] atom [[kisik]]a). Oksoanioni se velikom većinom formiraju od [[hemijski element|hemijskih elemenata]]. Formule jednostavnih oksoaniona utvrđuje se prema [[oktetno pravilo|oktetnom pravilu]]. Strukture kondenziranih oksoaniona mogu se racionalizirati u smislu AO<sub>''n''</sub> poliedarskih jedinica sa zajedničkim uglovima ili ivicama između poliedara. Fosfatni i [[polifosfat]]ni estri – adenozinski monofosfat ([[adenozin-monofosfat|AMP]]), adenozinski difosfat ([[adenozin-difosfat|ADP]]) i adenozinski trifosfat ([[adenozin-trifosfat|ATP]]) su posebno značajni u biološkim procesima otpuštanja/skladištenja energije.

== Monomerni oksoanioni==
Formula [[monomer]]nih oksoaniona, {{chem|AO|''n''|''m''−}}, diktira [[oksidacijsko stanje]] elementa A i njegovu poziciju u [[periodni sistem elemenata|periodnom sistemu]]. Elementi prvog reda su ograničeni na maksimalan koordinacijski broj 4. Međutim, ni jedan od elemenata prvog reda nema monomerne oksoanione sa tim koordinacijskim brojem. Umjesto toga, [[karbonat]]i ({{chem|CO|3|2−}}) i [[nitrat]] ({{chem|NO|3|−}}) imaju [[planarna površina|trouglastu planarnu]] strukturu sa [[pi veza|π vezom]] između centralnog C i kisikovih atoma. Ovo π vezanje favorizirano je sličnošću u veličini centralnog atoma i kisika.

Oksoanioni drugog reda elemenata u [[grupa (periodni)|grupi]] oksidacijskog stanja su [[tetraedar|tetraedrni]]. Tetraedarske jedinice SiO<sub>4</sub> nalaze se u [[olivin]]skim mineralima [Mg, Fe] SiO<sub>4</sub>, ali nema odvojenih aniona kao što su atomi kisika okruženi tetraedarskim kationima u čvrstom stanju. [[Fosfat]]ni ({{chem|PO|4|3–}}), [[sulfat]]ni ({{chem|SO|4|2–}}) i [[perhlorat]]ni ({{chem|ClO|4|x–}}) ioni mogu se naći kao takvi u raznim [[soli]]ma. Mnogi oksoanioni elemenata u nižem oksidacijskom stanju poštuju [[pravilo okteta]], što se može koristiti za racionalizaciju usvojene formule. Naprimjer, [[hlor]] (V) ima dvovalentne elektrone, tako da može primiti tri elektronska para iz veze s ionom oksida. Naboj ovog iona je +5&nbsp;−&nbsp;3&nbsp;×&nbsp;2 =&nbsp;−1, tako da mu je formula {{chem|ClO|3|–}}. Struktura iona, prema predviđanju teorije [[VSEPR]] je piramidna, sa tri vezana elektronska para i jednim usamljenim parom. Na sličan način, oksianion [[hlor]]a (III) ima formulu {{chem|ClO|2|–}} i vezanje sa po dva slobodna i vezana para.

{| class="wikitable"
!Oksidacijsko stanje
!Ime
!Formula
!Slika
|-
|align=center|+1
|[[Hipohlorit]]ni ion
|ClO<sup>−</sup>
|[[Image:Hypochlorite-ion-3D-vdW.png|70px]]
|-
|align=center|+3
|[[Hlorit]]ni ion
|{{chem|ClO|2|−}}
|[[Image:Chlorite-ion-3D-vdW.png|70px]]
|-
|align=center|+5
|[[Hlorat]]ni ion
|{{chem|ClO|3|−}}
|[[Image:Chlorate-ion-3D-vdW.png|70px]]
|-
|align=center|+7
| [[Perhlorat]]ni ion
|{{chem|ClO|4|−}}
|[[Image:Perchlorate-ion-3D-vdW.png|70px]]
|}

U trećem i narednim redovima periodnog sistema elemenata, moguća je 6-koordinacija, ali izolirani [[oktaedar]]ni oksoanion nisu poznati jer bi imali previsok električni naboj. Tako [[molibden]] (VI) ne formira {{chem|MoO|6|6−}}, ali obrazuje tetraedarski [[molibdat]]ni anion, {{chem|MoO|4|2−}}. Jedinice MoO<sub>6</sub> nalaze se u kondenzovanim molibdatima. U takvim vrstama nalaze se potpuno [[protonizacija|protonirani]] oksoanioni sa oktaedarskom strukturom u {{chem|Sn(OH)|6|2−}} i {{chem|Sb(OH)|6|−}}.

=== Imenovanje ===
Imenovanje monomernih oksoaniona slijedi naredna pravila.
; Ako centralni atom nije u groupi VII:
{| class=wikitable
! Oksidacijski broj centralnog atoma !! Shema imenovanja!! Primjeri
|-
| = Grupni broj|| '''*−at''' || [[Borat]] ({{chem|BO|3|3−}}), [[Karbonat]] ({{chem|CO|3|2−}}), [[Nitrat]] ({{chem|NO|3|−}}), [[Fosfat]] ({{chem|PO|4|3−}}), [[Sulfat]] ({{chem|SO|4|2−}}), [[Hromat]] ({{chem|CrO|4|2−}}), [[Arsenat]] ({{chem|AsO|4|3−}})
|-
| = Grupni broj −&nbsp;2 || '''*−it''' || [[Nitrit]] ({{chem|NO|2|−}}), [[Fosfit]] ({{chem|PO|3|3−}}), [[Sulfit]] ({{chem|SO|3|2−}}), [[Arsenit]] ({{chem|AsO|3|3−}})
|-
| = Grupni broj −&nbsp;4 || '''hipo−*−it''' || [[Hipofosfit]] ({{chem|PO|2|3−}}), [[Hiposulfit]] ({{chem|SO|2|2−}})
|}
; Ako je centralni atom u grupi VII:
{| class=wikitable
! Oksidacijski broj centralnog atoma !!Shema imenovanja!! Primjeri
|-
| = Grupni broj || '''per−*−at''' || [[Perhlorat]] ({{chem|ClO|4|−}}), [[Perbromat]] ({{chem|BrO|4|−}}), [[Perjodat]] ({{chem|IO|4|−}}), [[Permanganat]] ({{chem|MnO|4|−}})
|-
| = Grupni broj −&nbsp;2 || '''*−at''' || [[Hlorat]] ({{chem|ClO|3|−}}), [[Bromat]] ({{chem|BrO|3|−}}), [[Jodat]] ({{chem|IO|3|−}})
|-
| = Grupni broj −&nbsp;4 || '''*−it''' || [[Hlorit]] ({{chem|ClO|2|−}}), [[Bromit]] ({{chem|BrO|2|−}})
|-
| = Grupni broj −&nbsp;6 || '''hipo−*−it''' || [[Hipohlorit]] (ClO<sup>−</sup>), [[Hipobromit]] (BrO<sup>−</sup>)
|}

== Kondenzacijske reakcije ==
[[Image:Dichromate-3D-balls.png|thumb|150 px|Ion dihromata: dva tetraedra imaju zajednički ugao]]
U vodenoj otopini, oksoanioni sa visokim nabojem mogu proći kondenzacijske reakcije, kao u formiranju [[dihromat]]nog iona ({{chem|Cr|2|O|7|2−}}):

:2 {{chem|CrO|4|2−}} + 2 H<sup>+</sup> ⇌ {{chem|Cr|2|O|7|2−}} + H<sub>2</sub>O

Sila za ovu reakciju nastaje smanjenjem električne gustoće naboja na anionu i eliminacije [[hidronij|H<sup>+</sup>&nbsp;iona]]. Iznos reda u otopini se smanjuje, oslobađajući određenu količinu [[Entropija|entropije]] što čini [[Gibbsova slobodna energija|Gibbsovu slobodnu energiju]] negativnijom i favorizuje narednu reakciju. To je primjer [[acido-bazna reakcija|acido-bazne reakcije]] sa monomernim oksoanionom koji djeluje kao baza a kondenzirani oksoanioni djelujući kao njegova [[konjugirana kiselina]]. Obrnuta reakcija je [[hidroliza]], kao u [[molekula vode|molekuli vode]], djelujući kao baza, gdje dolazi do diobe. Može doći i do dalje kondenzacije, posebno kod aniona većeg naboja, kao što se dešava sa adenozin-fosfatima.
 
{|
|[[Image:AMP structure.svg|200px]]
|[[Image:Adenosindiphosphat protoniert.svg|x150px]]
|[[Image:ATP structure.svg|x150px]]
|-
|align="center"|[[AMP]]
|align="center"|[[ADP]]
|align="center"|[[ATP]]
|}
Pretvaranje [[ATP]] u [[ADP]] je hidrolizna reakcija koja je značajan izvor energije u biološkim sistemima.

Formiranje većine [[silikat]]nih minerala javlja se kao rezultat reakcije dekondenzacije gdje [[silicij]] reagira sa baznim [[oksid]]om, u kiseloinski-baznoj reakciji.
:<math>CaO</math> (<math>baza</math>) + <math>SiO</math><sub>2</sub> (<math>kiselina</math>) → <math>CaSiO</math><sub>3</sub>

== Strukture i formule polioksoaniona ==
{{Glavni|Polioksoometalat}}
[[Datoteka:Ammonium-metavanadate-chains-3D.png|thumb|right|200px|Metavanadatni lanac u amonij metavanadatu]]
 
[[Datoteka:Trimetaphosphoric-acid-3D-vdW.png|thumb|150px|Ciklotrifosforna kiselina acid]] 
'''Polioksoanion''' je [[polimer]]ni oksoanion sa više oksoanionskih monomera, koji se obično smatra MO<sub>''n''</sub>poliedrom, sa zajedničkim uglovima i rubovima.<ref>{{cite book|last=Mueller|first=U.|title=Inorganic Structural Chemistry |publisher=Wiley|year=1993|isbn=0-471-93717-7 }}</ref> Kada su zajednička dva ugla poliedra rezultirajuća struktura može biti lanac ili prsten. Kratki lanci javljaju s, naprimjer, u [[polifosfat]]ima. Inosilikati, kao što su [[piroksen]]i, imaju dugi lanac tetraedra SiO<sub>4</sub> sa svim zajedničkim uglovima. Ista struktura se javlja i kod tzv. meta-vanadata, kao što je [[amonij-metavanadat]], NH<sub>4</sub>VO<sub>3</sub>.

Formula oksoaniona, {{chem|SiO|3|2−}} dobija se kako slijedi: svaki nominalni silicijev ion (Si<sup>4+</sup>) veže se sa dva nominala oksidna iona (O<sup>2−</sup>) i imaju polovinu zajedničkih sa ostalima. Takva stehiometrija i električni naboj dati su izrazom:

:[[Stehiometrija]]: Si + 2 O + (2 × {{frac|1|2}}) O = SiO<sub>3</sub>
:Naboj: +4 + (2 × −2) + (2 × ({{frac|1|2}} × −2)) = −2.

Prsten može se posmatrati kao lanac u kojem su se dva kraja spojila. Primjer je ciklički [[fosfat|trifosfat]] {{chem|P|3|O|9|3−}}.

Kada su zajednička tri ugla, struktura se proteže u dvije dimenzije. U [[amfibol]]ima (od kojih je primjer [[azbest]]), dva lanca su povezana zajedno dijeleeći treći ugao na alternativnim mjestima duž lanca. To rezultira u idealnoj formuli {{chem|Si|4|O|11|6−}} i linearnoj strukturi lanca, što objašnjava vlaknastu prirodu tih [[mineral]]a. Prisustvo tri zajednička ugla može dovesti do strukture lista, kao u liskunu, {{chem|Si|2|O|5|2−}}, u kojem svaki silicij ima jedan kisik za sebe i pa pola dijele sa tri druga. Kristalni liskun može se cijepati u vrlo tanke listove.

Postojanje sva četiri zajednička ugla rezultira tetraedrom u 3-dimenzijskoj strukturi, kao što je u [[kvarc]]u. [[Aluminosilikat]]i su minerali u kojima se neki silicij zamijenjen [[aluminij]]em. Međutim, oksidacijsko stanje aluminija je za jedno manje od silicija, tako da zamjena mora biti praćena dodavanjem drugog [[kation]]a. Broj mogućih kombinacija takve strukture je vrlo veliki, što je, u dijelu, razlog zašto postoji toliko aluminosilikata.
 
[[Datoteka:Decavanadate polyhedra.png|thumb|Dekavanadatni ion, {{chem|V|10|O|28|4−}}]]
Oktoedarske jedinice MO<sub>6</sub> su uobičajene u oksoanionima metala tranzicije. Neki spojevi, kao što su soli lančanih polimernih iona, {{chem|Mo|2|O|7|2−}}. Čak sadrže i tetraedarne i oktaedarne jedinice.<ref>{{cite journal|last=Lindqvist|first=I.|year=1950|title=Crystal Structure Studies on Anhydrous Sodium Molybdates and Tungstates|journal=Acta Chem. Scand.|volume=4|pages=1066–1074|doi= 10.3891/acta.chem.scand.04-1066|last2=Hassel|first2=O.|last3=Webb|first3=M.|last4=Rottenberg|first4=Max}}</ref><ref name=Wells>{{cite book|last=Wells|first=A.F.|title=Structural Inorganic Chemistry|url=https://archive.org/details/structuralinorga0000afwe_h6v6|publisher=Clarendon Press|location=Oxford|year=1962|edition=3rd|isbn= }} p446</ref> 
Zajednički rubovi uobičajeni su u ionima koji sadrže oktaedarske blokove i oktaedrima koji su obično iskrivljeni da se smanji naprezanje za premošćavanje atoma kisika. To rezultira u 3-dimenzijskoj strukturi zvanoj [[polioksometalat]]i. Tipski primjeri su [[Kegginova struktura]] [[fosfomolibdenska kiselina|fosfomolibdatskog iona]]. Zajednička ivica je efikasno sredstvo za smanjenje električne gustoće naboja, kao što se vidi u hipotetskoj reakciji kondenzacije koja uključuje dva oktaedra:

:2 {{chem|MO|6|''n''−}} + 4 H<sup>+</sup> → {{chem|Mo|2|O|10|(''n''−4)−}} + 2 H<sub>2</sub>O

Ovdje je prosječni naboj svakog atoma (M) smanjen 2 puta. Efikasnost zajedničkog ruba ogleda se u sljedećim reakcijama, koje se dešavaju kada se alkalni vodeni rastvor molibdata zakiseli.

:7 {{chem|MoO|4|2−}} + 8 H<sup>+</sup> ⇌ {{chem|Mo|7|O|24|6−}} + 4 H<sub>2</sub>O

Tetraedrni ion molibdata je pretvoren u klaster sedam rubova povezanih oktaedrom, dajući prosječni naboj svakom atomu [[molibden]]a od {{frac|6|7}}. Heptamolibdatski klaster je tako stabilan da klasteri između 2 i 6 molibdatskih jedinica ne mogu biti otkriveni čak i kada se moraju formirati kao međuproizvodi.<ref>{{Cite book | title = Otavan iso Fokus, Part 2 (El-Io) | pages = 990 | chapter = Hapot | publisher = Otava | year = 1973 | isbn = 951-1-00272-4}}</ref>

==Heuristika za kiselost==
Utvrđeno je da [[pKa]] srodnih kiselina može pogoditi iz broja dvostrukih veza sa kisikom. Tako je [[perhlorna kiselina]] vrlo jaka kiselina, dok je hipohlorna vrlo slaba. Jednostavno pravilo obično vrijedi za oko 1&nbsp;pH jedinice.

== Kiselinsko–bazna svojstva ==
Većina oksoaniona su slabe [[baza (hemija)|baze]] i mogu se protonirati da daju kiseline ili soli kiselina. Naprimjer, fosfatni ion može se sukcesivno [[proton]]irati da formira fosfornu kiselinu.
:{{chem|PO|4|3−}} + 3 H<sup>+</sup> ⇌ {{chem|HPO|4|2−}} + 2 H<sup>+</sup> ⇌ {{chem|H|2|PO|4|−}} + H<sup>+</sup> ⇌ H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>

[[Datoteka:Phosphite-ion-from-xtal-3D-balls.png|thumb|left|100px|Struktura {{chem|HPO|3|2−}}]]
[[Datoteka:Sulfuric-acid-3D-vdW.png|thumb|100px|right|Molekula sumporne kiseline]].
Proširena protonacija u vodenoj otopini će zavisiti od [[disocijac ijska konstanta|kiselinska konstanta disocijacije]] i [[pH]]. Naprimjer, [[AMP]] ([[adenozin-monofosfat]]) ima p''K''<sub>a</sub> vvrijednost 6,21,<ref>{{cite journal|last=da Costa|first=C.P.|author2=Sigel, H.|year=2000|title = Lead(II)-Binding Properties of the 5′-Monophosphates of Adenosine (AMP<sup>2−</sup>), Inosine (IMP<sup>2−</sup>), and Guanosine (GMP<sup>2−</sup>) in Aqueous Solution. Evidence for Nucleobase−Lead(II) Interactions|journal=Inorg. Chem.|volume=39|issue=26|pages=5985–5993|doi=10.1021/ic0007207|pmid=11151499}}</ref> tako da će na pH&nbsp;7 biti protoniziran oko 10% . U ovim reakcijama protonacije, značajan faktor je neutralizacija naboja. Nasuprot tome, univalentni anioni [[perhlorat]]a i [[permanganat]]a su vrlo teški za protoniranje, što odgovara [[jaka kiselina|jakim kiselinama]].
Iako  se kiseline, kao što je fosforna pišu kao H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>, protoni su vezani za atome kisika, formirajući hidroksilne grupe, tako da se formula također može pisati kao {{nowrap|OP(OH)<sub>3</sub>}} što bolje odražava njenu strukturu. Sumporna kiselina može se pisati kao {{nowrap|O<sub>2</sub>S(OH)<sub>2</sub>}}; ovakve molekule se javljaju u plinskoj fazi.

[[Fosfit]]ni ion, {{chem|PO|3|3−}}, je [[jaka baza]], pa tako uvijek nosi najmanje jedan proton. U ovom slučaju proton je prikačen direktno na atom fosfora sa strukturom {{chem|HPO|3|2−}}. U formiranju ovog iona, fosfitni ion se ponaša kao [[Lewisova baza]] i označava par electrona na Lewisovoj kiselini, H<sup>+</sup>.

[[Datoteka:Predominance diagram Cr.png|thumb|250px|Dijagram predomincije za hromate]]
Kao što je gore pomenuto, reakcija kondenzacije je i kiselo-bazna reakcija. U mnogim sistemima, može doći i do protonacijske i kondenzacijske reakcije. Slučaj hromatnog iona pruža relativno jednostavan primjer. [[Dijagram predominacije]] za hromat, prikazan na desnoj strani, pCr lanac za negativni [[logaritam]] koncentracije hroma i [[pH]] označava negativan logaritam H<sup>+</sup>&nbsp;koncentracije iona. Postoje dvije nezavisne ravnoteže. [[Konstanta ravnoteže]] definirana je kako slijedi:<ref>{{cite journal|last=Brito|first=F. |author2=Ascanioa, J. |author3=Mateoa, S. |author4=Hernándeza,  C. |author5=Araujoa, L. |author6=Gili, P. |author7=Martín-Zarzab, P. |author8=Domínguez, S. |author9=Mederos, A.|year=1997|title=Equilibria of chromate(VI) species in acid medium and ab initio studies of these species |url=https://archive.org/details/sim_polyhedron_1997_16_21/page/3835|journal=Polyhedron|volume=16|issue=21|pages=3835–3846 |doi=10.1016/S0277-5387(97)00128-9 }}</ref>

:{|
|{{chem|CrO|4|2−}} + H<sup>+</sup> ⇌ {{chem|HCrO|4|−}}
|{{spaces|8}}<math>K_1=\frac{[\mathrm{HCrO_4^-}]}{[\mathrm{CrO_4^{2+}}][\mathrm{H^+}]}</math>
|{{spaces|8}}log ''K''<sub>1</sub>&nbsp;=&nbsp;5.89
|-
|2 {{chem|HCrO|4|−}} ⇌ {{chem|Cr|2|O|7|2−}} + H<sub>2</sub>O
|{{spaces|8}}<math>K_2=\frac{[\mathrm{Cr_2O_7^{2-}}]}{[\mathrm{HCrO_4^-}]^2}</math>
|{{spaces|8}}log ''K''<sub>2</sub>&nbsp;=&nbsp;2.05
|}

Dijagram predominacije se interpretira, kao: 
*Hromatni ion, {{chem|CrO|4|2−}}, je predominantna vrsta pri visokom pH. Kako pH rarte, ion hromata postaje sve predominantniji, sve dok ne postane jedini oblik u rastvoru sa pH&nbsp;>&nbsp;6,75.
*Na pH&nbsp;<&nbsp;p''K''<sub>1</sub>vodik-hromatni ion, {{chem|HCrO|4|−}} je predominantan u razblaženom rastvoru.
*Dihromatni ion, {{chem|Cr|2|O|7|2−}}, je predominantan u koncentriranijim rastvorima, izuzev pri visokom pH.
Vrsta H<sub>2</sub>CrO<sub>4</sub> i {{chem|HCr|2|O|7|−}} nisu prikazani jer se formiraju samo po vrlo niskim pH.
 
Dijagram predominacije može se postati veoma kompliciran, kada se mogu formirati mnogi polimerni oblici,<ref>{{cite book|last=Pope|first=M.T.|title=Heteropoly and Isopoly Oxometalates |url=https://archive.org/details/heteropolyisopol0000pope|publisher=Springer |year=1983 |isbn=0-387-11889-6 }}</ref> kao kod [[vanadat]]a, [[molibdat]]a, [[volframat]]a. Druge komplikacije mogu se javiti kada se mnogi od viših polimera formiraju izuzetno sporo, tako da se ravnoteža se može postići ni u mjesecima, što dovodi do eventualne greške u konstanti ravnoteže i dijagramu predominacije.

==Također pogledajte==
*[[Hemijska ravnoteža]]

== Reference==
{{refspisak}}

==Vanjski linkovi==
{{Commonscat|Oxoanion}}
{{Oksidi}}

[[Kategorija:Oksoanioni]]
[[Kategorija:Kiselinsko–bazna hemija]]
[[Kategorija:Hemija ravnoteže]]