オキソアニオン
ポリオキソアニオンはオキソアニオンのポリマーで、いくつもの単量体オキソアニオンが MOn 多面体の辺と角を共有することでできる。多面体の2つの角が共有されると、ポリマーの構造は鎖状か環状になる。短い鎖を持つものの例としてポリリン酸イオンが挙げられる。輝石のようなイノケイ酸塩は、SiO4 四面体の長い鎖を持っている。メタバナジン酸アンモニウム NH4VO3 のようなメタバナジン酸イオンも同じ構造を持つ。
オキソアニオンの組成式、SiO3 は次のようにして得られる。ケイ素イオン (Si) は4つの酸化物イオン (O) と結合していて、2つの Si で1つの O を共有している。よって両原子の量的関係とその電荷は次のように求まる。
量的関係: Si + 4 O − 2 × 1 2 O = SiO 3 {\displaystyle {\ce {Si\ +4O-2\times 1/2O=SiO3}}}
電荷: + 4 + ( 4 × − 2 ) − ( 2 × ( 1 2 × & − 2 ) ) = − 2 {\displaystyle {\ce {+4+(4\times -2)-(2\times (1/2\times \And -2))=-2}}}
環は2つの末端が結合した鎖と見なさる。環状三リン酸 P3O9 はその例である。
このイオンが生成するとき、ホスホン酸イオンはルイス塩基として振る舞い、ルイス酸である H に電子対を提供する。
上で言及したとおり、縮合反応は酸塩基反応でもある。多くの系では、プロトン化と縮合反応の両方が起こりうる。クロム酸イオンの例は比較的単純なものである。クロム酸イオンの 優勢ダイアグラム(英語版) において、pCr はクロムの濃度の負の対数を表す。ここで、二つの平衡が存在する。平衡定数は次のように定まる。
Predominance diagram は次のように解釈される。
クロム酸イオン CrO4 は高い pH 領域で優位な化学種である。これはpH 6.75以上の溶液でのみ存在する。
pH < pK1 であるとき、クロム酸水素イオン HCrO4 が希釈溶液で優位になる。
二クロム酸イオン Cr2O7 が高濃度溶液で優位になる。ただし pH が高い場合を除く。
H2CrO4 や HCr2O7 といった化学種は非常に低いpHの下でのみ生成するので、表の外である。
バナジン酸塩、モリブデン酸塩、タングステン酸塩など場合は、ポリ酸が関わってくるので Predominance diagram は非常に複雑になる。高度なポリマーになると生成速度が極端に遅くなるのも、事を複雑にしている。数か月待っても平衡状態に達さないことがあり、この場合は平衡定数や Predominance diagram が正確に求められない。
水溶液において、大きな電荷を持つオキソアニオン同士の縮合反応が起こりうる。二クロム酸イオン Cr2O7 の生成はその例で、
2 CrO 4 2 − + 2 H + ↽ − − ⇀ Cr 2 O 7 2 − + H 2 O {\displaystyle {\ce {2CrO4^{2-}\ + 2H^+ <=> Cr2O7^{2-}\ + H2O}}}
この反応の駆動力は水分子生成による電荷密度の減少である。エントロピーが増加するとギブズ自由エネルギーが減少し、反応が促進されるが、上の反応ではエントロピーが減少 する。これは、塩基として働く単量体オキソアニオンと、その共役酸として働く縮合されたオキソアニオンの、酸塩基反応の例である。逆反応は加水分解反応であり、塩基として働く水分子が分解される。アデノシンリン酸塩のように、アニオンが特に大きな電荷を持つときは、さらなる縮合が起こることがある。
ATP と ADP の変換は加水分解反応であり、生体系の重要なエネルギー源となる。
ケイ酸塩の生成は二酸化ケイ素がLux-Floodの定義(英語版)での酸として働く、酸塩基反応である。
CaO ( base ) + SiO 2 ( acid ) ⟶ CaSiO 3 {\displaystyle {\ce {CaO({\mathit {base}})\ +SiO2({\mathit {acid}})->CaSiO3}}}