تسمية المركبات الكيميائية: الأيونية والجزيئية والأحماض والهيدرات

اختيار نظام التسمية من الصيغة

انظر إلى ما تحتويه الصيغة قبل أن تحاول تسميتها. تحمل الشحنات المركبات الأيونية معًا، لذا تذكر أسماؤها الأيونات وتترك العدّ لموازنة الشحنات. ولا شحنات أيونية في المركبات الجزيئية لتُوازن، لذا يجب أن تذكر أسماؤها عدد كل ذرة بالبادئات اليونانية. وللأحماض أسماؤها الخاصة لأنها تُسمى بحسب سلوكها في الماء.

اقرأ كل صيغة عبر قائمة الفحص أدناه بالترتيب، وتوقف عند أول تطابق.

• صيغة يتبعها نقطة وماء، مثل ·5H₂O: هيدرات. سمِّ المركب، ثم أضف مصطلح الهيدرات.
• صيغة تبدأ بـ H وتُكتب محلولًا مائيًا (aq): حمض.
• فلز، أو أيون الأمونيوم NH₄⁺، متحد مع لافلزات: مركب أيوني.
• لافلزات فقط، دون أمونيوم: مركب جزيئي يُسمى بالبادئات.

الأسماء الأيونية وأعداد ستوك للشحنات المتغيرة

سمِّ الكاتيون أولًا ثم الأنيون (وفي العربية يُنطق الأنيون أولًا ويُضاف إليه الكاتيون، كما في كلوريد الصوديوم). الكاتيون أحادي الذرة يحتفظ باسم العنصر (الصوديوم، الكالسيوم)، والأنيون أحادي الذرة يأخذ جذر اسم العنصر مع اللاحقة «ـيد» (كلوريد، أكسيد، نيتريد). ولا تستخدم الأسماء الأيونية بادئات مثل ثنائي أو ثلاثي لعدّ الأيونات؛ فالرموز السفلية تُستنتج من الشحنات، فذكرها زائد.

تكوّن فلزات كثيرة، وخاصة الفلزات الانتقالية والقصدير والرصاص، أكثر من كاتيون واحد. وفي هذه الحالة يضع نظام ستوك عدد تأكسد الفلز، الذي يساوي شحنته في الكاتيون أحادي الذرة، بأرقام رومانية بين قوسين: الحديد(II) هو Fe²⁺ والحديد(III) هو Fe³⁺. أما الفلزات التي لها شحنة شائعة واحدة فقط فلا تأخذ رقمًا: فلزات المجموعة 1 (+1)، وفلزات المجموعة 2 (+2)، والألومنيوم (+3)، والزنك (+2)، والفضة (+1).

مثال محلول: سمِّ Co₃(PO₄)₂. الفوسفات هو PO₄³⁻، فيحمل فوسفاتان 2 × (−3) = −6. ويجب أن يكون مجموع أيونات الكوبالت الثلاثة +6، فكل منها +6 ÷ 3 = +2. الاسم هو فوسفات الكوبالت(II). لاحظ أن الرقم الروماني هو شحنة أيون واحد، لا الرمز السفلي.

مثال محلول بالعكس: اكتب صيغة كبريتيد القصدير(IV). القصدير(IV) هو Sn⁴⁺ والكبريتيد S²⁻. أصغر نسبة أعداد صحيحة توازن الشحنة هي Sn⁴⁺ واحد لكل S²⁻ اثنين، لأن +4 + 2(−2) = 0. الصيغة هي SnS₂.

الأيونات متعددة الذرات ونمط «ـات/ـيت»

الأيون متعدد الذرات مجموعة من الذرات المرتبطة تساهميًا لها شحنة كلية. ويحتفظ باسمه وصيغته وحدةً داخل المركب الأيوني. وعندما تحتاج الصيغة إلى أكثر من نسخة من أيون متعدد الذرات، ضعه بين قوسين قبل الرمز السفلي: نترات الكالسيوم هي Ca(NO₃)₂ لا CaNO₃₂.

كثير من الأيونات الأكسجينية تأتي في عائلات. أيون «ـات» فيه أكسجين أكثر بواحدة من أيون «ـيت» ذي الشحنة نفسها: الكبريتات SO₄²⁻ والكبريتيت SO₃²⁻. وفي عائلة الكلور تضيف البادئة «بير» أكسجينًا آخر مقارنةً بـ «ـات»، وتُنقص «هيبو» أكسجينًا آخر مقارنةً بـ «ـيت». وإضافة H⁺ إلى أنيون تجعل شحنته أقل سالبية بوحدة وتضيف الهيدروجين إلى الاسم. تغطي القائمة أدناه الأيونات التي تتوقع معظم مقررات الكيمياء العامة أن تعرفها.

• الأمونيوم NH₄⁺، الهيدروكسيد OH⁻، السيانيد CN⁻، البيروكسيد O₂²⁻، الأسيتات CH₃COO⁻.
• النترات NO₃⁻، النيتريت NO₂⁻؛ الكبريتات SO₄²⁻، الكبريتيت SO₃²⁻، كبريتات الهيدروجين HSO₄⁻.
• الكربونات CO₃²⁻، كربونات الهيدروجين HCO₃⁻؛ الفوسفات PO₄³⁻، فوسفات الهيدروجين HPO₄²⁻، فوسفات ثنائي الهيدروجين H₂PO₄⁻.
• البيركلورات ClO₄⁻، الكلورات ClO₃⁻، الكلوريت ClO₂⁻، الهيبوكلوريت ClO⁻ (وتُسمى الأيونات الأكسجينية للبروم واليود بالطريقة نفسها).
• البرمنغنات MnO₄⁻، الكرومات CrO₄²⁻، ثنائي الكرومات Cr₂O₇²⁻.

بادئات المركبات الجزيئية الثنائية

في المركب المكوَّن من لافلزين، يُسمى عادةً العنصر الأبعد يسارًا في الجدول الدوري أولًا؛ وإذا كان كلاهما في المجموعة نفسها فالأدنى أولًا. ويأخذ العنصر الثاني اللاحقة «ـيد». وتخالف الأسماء التقليدية لبعض مركبات الأكسجين مع الكلور والبروم واليود هذا النمط بتسمية الهالوجين أولًا، كما في أحادي أكسيد ثنائي الكلور Cl₂O؛ وتزيل توصيات IUPAC لعام 2005 هذا الاستثناء وتسمّي المركب نفسه ثنائي كلوريد الأكسجين OCl₂.

تعطي البادئات اليونانية عدد كل ذرة: أحادي (1)، ثنائي (2)، ثلاثي (3)، رباعي (4)، خماسي (5)، سداسي (6)، سباعي (7)، ثماني (8)، تساعي (9)، عشاري (10). ولا تُستخدم «أحادي» مع العنصر الأول أبدًا. وفي الإنجليزية تحذف معظم الكتب حرف a أو o الأخير من البادئة قبل oxide فتكتب monoxide وpentoxide؛ أما توصيات IUPAC لعام 2005 فتُبقي الحرف المتحرك إلا في monoxide، ولذلك قد ترى أيضًا أسماء مثل dinitrogen pentaoxide. وهذا خاص بالإملاء الإنجليزي؛ وفي العربية تُكتب البادئة كاملة دائمًا.

مثال محلول: سمِّ P₄S₁₀. كلا العنصرين لافلز، فاستخدم البادئات. الفوسفور أبعد يسارًا، فيأتي أولًا: رباعي الفوسفور. ويأخذ الكبريت «عشاري» واللاحقة «ـيد»: عشاري كبريتيد. فالاسم هو عشاري كبريتيد رباعي الفوسفور. وبالعكس، فإن ثالث أكسيد ثنائي النيتروجين هو N₂O₃. وبعض المركبات الجزيئية لا تُعرف تقريبًا إلا بأسمائها الشائعة، مثل الماء والأمونيا والميثان.

أسماء الأحماض من أنيوناتها

يُشتق اسم الحمض من الأنيون الذي يبقى بعد نزع أيونات الهيدروجين. فإذا انتهى الأنيون بـ «ـيد» سُمي الحمض «حمض الهيدرو» + الجذر + «يك»: HBr(aq) هو حمض الهيدروبروميك. وبغياب الماء يكون HBr غازًا جزيئيًا يسمى بروميد الهيدروجين؛ أما اسم الحمض فيصف المحلول المائي.

في الأحماض الأكسجينية، حوّل «ـات» إلى «ـيك» و«ـيت» إلى «ـوز»، واحتفظ بأي بادئة «بير» أو «هيبو». ولا تأخذ أسماء الأحماض الأكسجينية البادئة «هيدرو» أبدًا. فالنترات تعطي حمض النيتريك HNO₃؛ والنيتريت يعطي حمض النيتروز HNO₂؛ والكبريتات تعطي حمض الكبريتيك H₂SO₄؛ والفوسفات يعطي حمض الفوسفوريك H₃PO₄.

مثال محلول: سمِّ HIO₃ واكتب صيغة حمض الهيبوبروموز. نزع H⁺ من HIO₃ يترك IO₃⁻، اليودات، قياسًا على الكلورات. تصبح اللاحقة «ـات» «ـيك»، فالحمض هو حمض اليوديك. أما حمض الهيبوبروموز، فاللاحقة «ـوز» والبادئة «هيبو» تشيران إلى الهيبوبروميت BrO⁻. وبما أن H⁺ واحدًا يوازن شحنة سالبة واحدة، فالصيغة هي HBrO.

الهيدرات: الأسماء والصيغ والنسبة المئوية للماء

الهيدرات مادة صلبة، وهي عادةً مركب أيوني، تدخل جزيئات الماء في بلورتها بنسبة ثابتة. تُظهر الصيغة الماء بعد نقطة وسطية، ويضيف الاسم بادئة إلى كلمة هيدرات: CoCl₂·6H₂O هو كلوريد الكوبالت(II) سداسي الماء. وتسخين الهيدرات قد يطرد الماء ويترك المركب اللامائي.

مثال محلول: النسبة المئوية للماء في CoCl₂·6H₂O. استخدم الأوزان الذرية القياسية للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) مقرّبة إلى منزلتين عشريتين: Co 58.93 وCl 35.45 وH 1.01 وO 16.00 g/mol. الكتلة المولية لـ CoCl₂ هي 58.93 + 2(35.45) = 129.83 g/mol. والماء 2(1.01) + 16.00 = 18.02 g/mol، فست جزيئات ماء تساوي 6 × 18.02 = 108.12 g/mol. الكتلة المولية للهيدرات 129.83 + 108.12 = 237.95 g/mol، والنسبة المئوية الكتلية للماء (108.12 ÷ 237.95) × 100% = 45.44%.

النسبة نفسها تتنبأ بما ينبغي أن يتركه التسخين. فإذا فقد 3.500 g من الهيدرات كل مائه، فإن CoCl₂ اللامائي المتبقي هو 3.500 g × (129.83 ÷ 237.95) = 1.910 g، والماء المطرود هو 3.500 g − 1.910 g = 1.590 g. ويبرَّر استخدام أربعة أرقام معنوية لأن كتلة العيّنة وكل كتلة مولية فيها أربعة على الأقل.

أخطاء التسمية التي تغيّر الصيغة

الاسم الخاطئ مادة خاطئة، لذا عامل كل اسم على أنه صيغة يمكنك التحقق منها. بعد تسمية مركب أيوني، أعد بناء الصيغة من اسمك وتأكد من أن الشحنات الموجبة والسالبة مجموعها صفر. وبعد تسمية مركب جزيئي، تأكد من أن كل بادئة تطابق رمزًا سفليًا.

الأخطاء التالية هي التي ينبغي البحث عنها أولًا.

• استخدام البادئات في الأسماء الأيونية، كتسمية MgCl₂ ثنائي كلوريد المغنيسيوم. الاسم الصحيح هو كلوريد المغنيسيوم.
• قراءة الرقم الروماني على أنه رمز سفلي. أكسيد الحديد(III) هو Fe₂O₃ لا Fe₃O.
• إغفال الرقم لفلز متغير الشحنة، أو إضافة رقم للصوديوم أو الكالسيوم.
• الخلط بين الكبريتيد (S²⁻) والكبريتيت (SO₃²⁻) والكبريتات (SO₄²⁻).
• إضافة «هيدرو» إلى حمض أكسجيني. حمض الهيدروكبريتيك هو H₂S(aq)؛ أما H₂SO₄ فهو حمض الكبريتيك.
• إغفال أن الزئبق(I) يوجد على هيئة الوحدة Hg₂²⁺، فكلوريد الزئبق(I) هو Hg₂Cl₂.