Anion

Rozbalit box

Obsah boxu

Anion (někdy též aniont) je iont se záporným elektrickým nábojem. Vzniká z elektricky neutrálního atomu nebo molekuly přijetím jednoho či více elektronů. Počet elektronů v aniontu je tedy vyšší než počet protonů v jeho jádře (jádrech). Anionty jsou protějškem kladně nabitých kationtů. V elektrickém poli se anionty pohybují směrem ke kladné elektrodě, která se nazývá anoda – odtud pochází jejich název.

Anionty hrají klíčovou roli v celé chemii, biologii i geologii. Společně s kationty tvoří iontové sloučeniny, jako jsou například soli. V živých organismech jsou nezbytné pro udržení homeostázy, přenos nervových vzruchů a energetický metabolismus.

📜 Historie a etymologie

Pojmy anion a kation zavedl v roce 1834 anglický vědec Michael Faraday při svém výzkumu elektrolýzy – rozkladu látek elektrickým proudem. Potřeboval pojmenovat částice, které se v roztoku pohybují k jednotlivým elektrodám.

Název "anion" je odvozen z řeckých slov:

• ana (ανά) – znamenající "nahoru" nebo "proti"
• ion (ἰόν nebo ienai) – znamenající "jdoucí" nebo "poutník"

Doslovný překlad tedy znamená "jdoucí nahoru" či "jdoucí proti". Faraday tím odkazoval na pohyb těchto částic směrem k anodě, kterou definoval jako kladnou elektrodu. Tento objev a zavedení přesné terminologie byly zásadní pro rozvoj elektrochemie a pochopení podstaty chemických vazeb.

⚛️ Vznik a vlastnosti

Anionty vznikají procesem, při kterém atom nebo molekula s vysokou elektronegativitou získá dodatečné elektrony.

🏛️ Vznik aniontu

Typicky se anionty tvoří z atomů nekovů (např. chlor, kyslík, síra), které mají tendenci doplňovat svou valenční elektronovou slupku do stabilní konfigurace, nejčastěji odpovídající konfiguraci nejbližšího vzácného plynu. Tento proces se nazývá redukce.

Příklad vzniku chloridového aniontu z atomu chloru:

Cl + e⁻ → Cl⁻

Atom chloru má ve valenční slupce 7 elektronů. Přijetím jednoho elektronu dosáhne stabilní konfigurace s 8 valenčními elektrony, která odpovídá argonu. Vzniklý chloridový aniont má náboj -1.

⚙️ Fyzikální a chemické vlastnosti

• Elektrický náboj: Všechny anionty mají záporný náboj. Velikost náboje závisí na počtu přijatých elektronů (např. Cl⁻, O²⁻, N³⁻).
• Iontový poloměr: Aniont je vždy větší než jeho mateřský neutrální atom. Důvodem je skutečnost, že přidané elektrony zvyšují vzájemné odpuzování v elektronovém obalu, zatímco počet přitahujících protonů v jádře zůstává stejný. Elektronový obal se tak "nafoukne".
• Tvorba sloučenin: Anionty se elektrostaticky přitahují ke kladně nabitým kationtům a tvoří s nimi iontové vazby. Výsledkem jsou iontové sloučeniny, typicky soli, které za běžných podmínek tvoří krystalické látky (např. chlorid sodný, NaCl).
• Chování v roztoku: V polárních rozpouštědlech, jako je voda, se iontové sloučeniny často rozpouštějí (disociují) na volné anionty a kationty, které jsou obklopeny molekulami rozpouštědla (solvatace).
• Acidobazické vlastnosti: Mnoho aniontů se chová jako Brønstedovy báze, protože mohou přijmout proton (H⁺). Například hydroxidový aniont (OH⁻) je silná báze, zatímco uhličitanový aniont (CO₃²⁻) je slabá báze.

📖 Názvosloví

Názvosloví aniontů v češtině se řídí systematickými pravidly.

Jednoatomové anionty

Názvy jednoatomových aniontů se tvoří z názvu prvku s příponou -id.

• F⁻ – fluorid
• Cl⁻ – chlorid
• O²⁻ – oxid
• S²⁻ – sulfid
• N³⁻ – nitrid
• P³⁻ – fosfid
• H⁻ – hydrid

Víceatomové anionty

U víceatomových aniontů, zejména u oxyanionů (obsahujících kyslík), je systém složitější a závisí na oxidačním čísle centrálního atomu.

• Přípona -an se používá pro nejběžnější nebo nejvyšší oxidační stav:
  • SO₄²⁻ – síran (síra v oxidačním stavu +VI)
  • NO₃⁻ – dusičnan (dusík v oxidačním stavu +V)
  • PO₄³⁻ – fosforečnan (fosfor v oxidačním stavu +V)
  • ClO₄⁻ – chloristan (chlor v oxidačním stavu +VII)
• Přípona -itan se používá pro nižší oxidační stav:
  • SO₃²⁻ – siřičitan (síra v oxidačním stavu +IV)
  • NO₂⁻ – dusitan (dusík v oxidačním stavu +III)
  • ClO₃⁻ – chloritan (chlor v oxidačním stavu +V)
• Předpony a další přípony se používají pro další oxidační stavy (např. chlornan ClO⁻, chlorečnan ClO₃⁻).
• Anionty odvozené od kyselin odštěpením pouze části vodíkových protonů obsahují předponu hydrogen-:
  • HCO₃⁻ – hydrogenuhličitan
  • HSO₄⁻ – hydrogensíran
  • H₂PO₄⁻ – dihydrogenfosforečnan

🌍 Význam a příklady

Anionty jsou všudypřítomné a mají zásadní význam v mnoha oblastech.

🧬 V biologii

• Chlorid (Cl⁻): Nejdůležitější extracelulární anion. Udržuje osmotickou rovnováhu, je součástí žaludeční kyseliny a hraje roli v přenosu nervových vzruchů.
• Hydrogenuhličitan (HCO₃⁻): Klíčová součást pufrovacího systému krve, který udržuje stabilní pH.
• Fosforečnan (PO₄³⁻): Základní stavební kámen nukleových kyselin (DNA a RNA), energetické molekuly ATP a kostí a zubů (jako hydroxyapatit).
• Anionty organických kyselin: Například laktát nebo pyruvát jsou meziprodukty metabolismu.

🧪 V chemii a průmyslu

• Hydroxid (OH⁻): Nosič zásaditosti, základní složka hydroxidů, používaných při výrobě mýdel, papíru a čištění.
• Síran (SO₄²⁻): Vyskytuje se v kyselině sírové, nejpoužívanější průmyslové chemikálii. Používá se v autobateriích a při výrobě hnojiv.
• Dusičnan (NO₃⁻): Základní složka hnojiv a výbušnin (např. dusičnan amonný).
• Uhličitan (CO₃²⁻): Používá se při výrobě skla, cementu a sody.

⛰️ V geologii a životním prostředí

• Křemičitany (SiO₄⁴⁻ a jejich polymery): Tvoří základní stavební jednotku většiny hornin a minerálů v zemské kůře (např. křemen, živec).
• Uhličitany (CO₃²⁻): Tvoří horniny jako vápenec a mramor. Jsou součástí globálního uhlíkového cyklu.
• Dusičnany a fosforečnany: V zemědělství slouží jako živiny pro rostliny, ale jejich nadbytek ve vodních tocích způsobuje eutrofizaci (nadměrný růst řas a sinic).

💡 Pro laiky

Představte si atom jako malou sluneční soustavu. V centru je jádro (slunce) s kladně nabitými protony a kolem obíhají záporně nabité elektrony (planety). V normálním, neutrálním stavu je počet protonů a elektronů stejný, takže se jejich náboje navzájem vyruší.

Anion vznikne, když si takový atom "přibere" jeden nebo více elektronů navíc. Najednou má více záporných elektronů než kladných protonů, a proto získá celkový záporný náboj. Je to jako by si naše sluneční soustava přitáhla další planetu – celkově by byla "těžší" na záporné straně.

Díky tomuto zápornému náboji se anionty chovají jako jeden pól magnetu. Jsou silně přitahovány ke všemu, co má kladný náboj – například ke kladně nabitým iontům (kationtům) nebo ke kladné elektrodě v baterii. Právě tato přitažlivost je základem pro vznik mnoha sloučenin, které známe z běžného života, jako je například kuchyňská sůl (chlorid sodný), která je tvořena záporným chloridovým aniontem a kladným sodným kationtem.

Šablona:Aktualizováno