Nomenclatura de compostos químics: iònics, moleculars, àcids i hidrats

Triar el sistema de nomenclatura a partir de la fórmula

Mira què conté la fórmula abans d'intentar anomenar-la. Els compostos iònics els mantenen units les càrregues, de manera que els seus noms indiquen els ions i deixen el recompte a l'equilibri de càrregues. Els compostos moleculars no tenen càrregues iòniques que equilibrar, de manera que els seus noms han d'indicar el nombre de cada àtom amb prefixos grecs. Els àcids tenen els seus propis noms perquè s'anomenen segons com es comporten a l'aigua.

Llegeix cada fórmula a través de la llista de comprovació següent, per ordre, i atura't a la primera coincidència.

• Fórmula seguida d'un punt i aigua, com ·5H₂O: un hidrat. Anomena el compost i afegeix després el terme d'hidrat.
• Fórmula que comença per H i s'escriu com a dissolució aquosa, (aq): un àcid.
• Un metall, o l'ió amoni NH₄⁺, combinat amb no-metalls: un compost iònic.
• Només no-metalls, sense amoni: un compost molecular anomenat amb prefixos.

Noms iònics i nombres de Stock per a càrregues variables

Anomena primer el catió i després l'anió; en català, però, el nom s'escriu començant per l'anió, seguit de «de» i el nom del catió. Un catió monoatòmic conserva el nom de l'element (sodi, calci), i un anió monoatòmic pren l'arrel del nom de l'element més -ur (clorur, òxid, nitrur). Els noms iònics no fan servir mai prefixos com di- o tri- per comptar els ions; els subíndexs se'n deriven de les càrregues, de manera que indicar-los seria redundant.

Molts metalls, sobretot els de transició, l'estany i el plom, formen més d'un catió. Per a aquests, el sistema de Stock posa el nombre d'oxidació del metall, que per a un catió monoatòmic és igual a la seva càrrega, en xifres romanes entre parèntesis: ferro(II) és Fe²⁺ i ferro(III) és Fe³⁺. Els metalls amb una sola càrrega habitual no porten xifra: els metalls del grup 1 (+1), els del grup 2 (+2), l'alumini (+3), el zinc (+2) i la plata (+1).

Exemple resolt: anomena el Co₃(PO₄)₂. El fosfat és PO₄³⁻, de manera que dos fosfats porten 2 × (−3) = −6. Els tres ions de cobalt han de sumar +6, de manera que cadascun és +6 ÷ 3 = +2. El nom és fosfat de cobalt(II). Observa que la xifra romana és la càrrega d'un ió, no el subíndex.

Exemple resolt a la inversa: escriu la fórmula del sulfur d'estany(IV). L'estany(IV) és Sn⁴⁺ i el sulfur és S²⁻. La relació de nombres enters més petita que ajusta la càrrega és un Sn⁴⁺ per cada dos S²⁻, ja que +4 + 2(−2) = 0. La fórmula és SnS₂.

Ions poliatòmics i el patró -at/-it

Un ió poliatòmic és un grup d'àtoms units covalentment amb una càrrega global. Conserva el seu nom i la seva fórmula com a unitat dins d'un compost iònic. Quan una fórmula necessita més d'una còpia d'un ió poliatòmic, tanca'l entre parèntesis abans del subíndex: el nitrat de calci és Ca(NO₃)₂, no CaNO₃₂.

Molts oxoanions formen famílies. L'ió acabat en -at té un oxigen més que l'ió acabat en -it amb la mateixa càrrega: el sulfat és SO₄²⁻ i el sulfit és SO₃²⁻. Per a la família del clor, per- afegeix un oxigen més que -at, i hipo- en treu un més que -it. Afegir H⁺ a un anió fa que la seva càrrega sigui una unitat menys negativa i afegeix hidrogen al nom. La llista següent cobreix els ions que la majoria de cursos de química general esperen que coneguis.

• Amoni NH₄⁺, hidròxid OH⁻, cianur CN⁻, peròxid O₂²⁻, acetat CH₃COO⁻.
• Nitrat NO₃⁻, nitrit NO₂⁻; sulfat SO₄²⁻, sulfit SO₃²⁻, hidrogensulfat HSO₄⁻.
• Carbonat CO₃²⁻, hidrogencarbonat HCO₃⁻; fosfat PO₄³⁻, hidrogenfosfat HPO₄²⁻, dihidrogenfosfat H₂PO₄⁻.
• Perclorat ClO₄⁻, clorat ClO₃⁻, clorit ClO₂⁻, hipoclorit ClO⁻ (els oxoanions del brom i del iode s'anomenen de la mateixa manera).
• Permanganat MnO₄⁻, cromat CrO₄²⁻, dicromat Cr₂O₇²⁻.

Prefixos per als compostos moleculars binaris

Per a un compost de dos no-metalls, l'element més a l'esquerra de la taula periòdica s'escriu generalment primer a la fórmula i, en el nom, va al final, introduït per «de»; si tots dos són del mateix grup, s'escriu primer el de més avall. L'altre element pren la terminació -ur. Els noms tradicionals d'alguns compostos de l'oxigen amb el clor, el brom i el iode trenquen aquest patró escrivint l'halogen primer a la fórmula, com a monòxid de diclor, Cl₂O; les recomanacions de la IUPAC del 2005 eliminen aquesta excepció i anomenen el mateix compost diclorur d'oxigen, OCl₂.

Els prefixos grecs donen el nombre de cada àtom: mono- (1), di- (2), tri- (3), tetra- (4), penta- (5), hexa- (6), hepta- (7), octa- (8), nona- (9) i deca- (10). Mono- no es fa servir mai amb el primer element de la fórmula. La majoria de llibres eliminen l'a o l'o final d'un prefix davant d'òxid, cosa que dona monòxid i pentòxid; les recomanacions de la IUPAC del 2005 conserven la vocal excepte en monòxid, de manera que també trobaràs noms com pentaòxid de dinitrogen.

Exemple resolt: anomena el P₄S₁₀. Tots dos elements són no-metalls, de manera que fes servir prefixos. El fòsfor és més a l'esquerra, de manera que s'escriu primer a la fórmula i va al final del nom: tetrafòsfor. El sofre rep deca- i la terminació -ur: decasulfur. El nom és decasulfur de tetrafòsfor. En sentit contrari, el triòxid de dinitrogen és N₂O₃. Alguns compostos moleculars només es coneixen gairebé per noms comuns, com aigua, amoníac i metà.

Noms dels àcids a partir dels seus anions

El nom d'un àcid es deriva de l'anió que queda un cop s'han eliminat els ions hidrogen. Si l'anió acaba en -ur, l'àcid s'anomena àcid + arrel + -hídric: l'HBr(aq) és àcid bromhídric. Sense aigua, l'HBr és un gas molecular anomenat bromur d'hidrogen; el nom de l'àcid descriu la dissolució aquosa.

Per als oxoàcids, canvia -at per -ic i -it per -ós, i conserva qualsevol prefix per- o hipo-. Els noms dels oxoàcids no porten mai la terminació -hídric. El nitrat dona àcid nítric, HNO₃; el nitrit dona àcid nitrós, HNO₂; el sulfat dona àcid sulfúric, H₂SO₄; el fosfat dona àcid fosfòric, H₃PO₄.

Exemple resolt: anomena l'HIO₃ i escriu la fórmula de l'àcid hipobromós. Treure H⁺ de l'HIO₃ deixa IO₃⁻, iodat, per analogia amb el clorat. La terminació -at passa a -ic, de manera que l'àcid és l'àcid iòdic. Per a l'àcid hipobromós, la terminació -ós i el prefix hipo- apunten al hipobromit, BrO⁻. Un H⁺ equilibra una càrrega negativa, de manera que la fórmula és HBrO.

Hidrats: noms, fórmules i percentatge d'aigua

Un hidrat és un sòlid, normalment un compost iònic, amb molècules d'aigua incorporades al seu cristall en una relació fixa. La fórmula mostra l'aigua després d'un punt centrat, i el nom afegeix un prefix a la paraula hidrat: el CoCl₂·6H₂O és clorur de cobalt(II) hexahidrat. Escalfar un hidrat pot expulsar l'aigua i deixar el compost anhidre.

Exemple resolt: percentatge d'aigua al CoCl₂·6H₂O. Fes servir els pesos atòmics estàndard de la IUPAC arrodonits a dos decimals: Co 58.93, Cl 35.45, H 1.01 i O 16.00 g/mol. La massa molar del CoCl₂ és 58.93 + 2(35.45) = 129.83 g/mol. L'aigua és 2(1.01) + 16.00 = 18.02 g/mol, de manera que sis aigües són 6 × 18.02 = 108.12 g/mol. La massa molar de l'hidrat és 129.83 + 108.12 = 237.95 g/mol, i el percentatge en massa d'aigua és (108.12 ÷ 237.95) × 100% = 45.44%.

La mateixa relació prediu què hauria de quedar en escalfar. Si 3.500 g de l'hidrat perden tota l'aigua, el CoCl₂ anhidre que queda és 3.500 g × (129.83 ÷ 237.95) = 1.910 g, i l'aigua expulsada és 3.500 g − 1.910 g = 1.590 g. Es justifiquen quatre xifres significatives perquè la massa de la mostra i totes les masses molars en tenen almenys quatre.

Errors de nomenclatura que canvien la fórmula

Un nom erroni és una substància errònia, de manera que tracta cada nom com una fórmula que pots comprovar. Després d'anomenar un compost iònic, reconstrueix la fórmula a partir del teu nom i confirma que les càrregues positives i negatives sumen zero. Després d'anomenar un compost molecular, confirma que cada prefix coincideix amb un subíndex.

Els errors següents són els que cal buscar primer.

• Fer servir prefixos en els noms iònics, com anomenar el MgCl₂ diclorur de magnesi. El nom correcte és clorur de magnesi.
• Llegir la xifra romana com un subíndex. L'òxid de ferro(III) és Fe₂O₃, no Fe₃O.
• Ometre la xifra d'un metall de càrrega variable, o afegir-ne una al sodi o al calci.
• Confondre sulfur (S²⁻), sulfit (SO₃²⁻) i sulfat (SO₄²⁻).
• Afegir -hídric a un oxoàcid. L'àcid sulfhídric és H₂S(aq); l'H₂SO₄ és àcid sulfúric.
• No adonar-se que el mercuri(I) existeix com la unitat Hg₂²⁺, de manera que el clorur de mercuri(I) és Hg₂Cl₂.