نام‌گذاری ترکیب‌های شیمیایی: یونی، مولکولی، اسیدها و هیدرات‌ها

انتخاب نظام نام‌گذاری از روی فرمول

پیش از آنکه سعی کنید فرمولی را نام ببرید، ببینید چه چیزی در آن هست. ترکیب‌های یونی با بارها کنار هم نگه داشته می‌شوند، پس نام‌هایشان یون‌ها را گزارش می‌کند و شمارش را به موازنه بار می‌سپارد. ترکیب‌های مولکولی بار یونی برای موازنه ندارند، پس نام‌هایشان باید تعداد هر اتم را با پیشوندهای یونانی بیان کند. اسیدها نام‌های خاص خود را دارند چون بر پایه رفتارشان در آب نام‌گذاری می‌شوند.

هر فرمول را به ترتیب از فهرست زیر بگذرانید و در نخستین تطابق بایستید.

• فرمولی که پس از آن نقطه و آب می‌آید، مانند ·5H₂O: هیدرات. ترکیب را نام ببرید، سپس عبارت هیدرات را بیفزایید.
• فرمولی که با H آغاز می‌شود و به صورت محلول آبی، (aq)، نوشته شده است: اسید.
• فلز، یا یون آمونیوم NH₄⁺، در ترکیب با نافلزها: ترکیب یونی.
• فقط نافلزها، بدون آمونیوم: ترکیب مولکولی که با پیشوندها نام‌گذاری می‌شود.

نام‌های یونی و عدد استوک برای بارهای متغیر

ابتدا کاتیون را نام ببرید، سپس آنیون را. کاتیون تک‌اتمی نام عنصر را نگه می‌دارد (سدیم، کلسیم) و آنیون تک‌اتمی ریشه نام عنصر را به اضافه «-ید» می‌گیرد (کلرید، اکسید، نیترید). نام‌های یونی هرگز برای شمردن یون‌ها از پیشوندهایی مانند دی- یا تری- استفاده نمی‌کنند؛ زیروندها از بارها نتیجه می‌شوند، پس بیان‌شان زائد می‌بود.

بسیاری از فلزها، به‌ویژه فلزهای واسطه و قلع و سرب، بیش از یک کاتیون می‌سازند. برای این‌ها، نظام استوک عدد اکسایش فلز را، که برای کاتیون تک‌اتمی با بارش برابر است، با اعداد رومی در پرانتز می‌آورد: آهن(II) برابر Fe²⁺ و آهن(III) برابر Fe³⁺ است. فلزهایی که فقط یک بار رایج دارند عدد رومی نمی‌گیرند: فلزهای گروه 1 (1+)، فلزهای گروه 2 (2+)، آلومینیم (3+)، روی (2+) و نقره (1+).

مثال حل‌شده: Co₃(PO₄)₂ را نام ببرید. فسفات PO₄³⁻ است، پس دو فسفات بار 2 × (−3) = −6 دارند. سه یون کبالت باید مجموعاً 6+ باشند، پس هر کدام 6+ ÷ 3 = 2+ است. نام آن کبالت(II) فسفات است. توجه کنید که عدد رومی بار یک یون است، نه زیروند.

مثال حل‌شده در جهت معکوس: فرمول قلع(IV) سولفید را بنویسید. قلع(IV) برابر Sn⁴⁺ و سولفید S²⁻ است. کوچک‌ترین نسبت اعداد صحیحی که بار را موازنه می‌کند یک Sn⁴⁺ به ازای هر دو S²⁻ است، چون +4 + 2(−2) = 0. فرمول SnS₂ است.

یون‌های چنداتمی و الگوی -ات/-یت

یون چنداتمی گروهی از اتم‌های کووالانسی پیوندیافته با بار کل است. نام و فرمول خود را به عنوان یک واحد درون ترکیب یونی نگه می‌دارد. وقتی فرمول به بیش از یک نسخه از یون چنداتمی نیاز دارد، آن را پیش از زیروند در پرانتز بگذارید: کلسیم نیترات Ca(NO₃)₂ است، نه CaNO₃₂.

بسیاری از اکسی‌آنیون‌ها خانواده دارند. یون «-ات» یک اکسیژن بیشتر از یون «-یت» با همان بار دارد: سولفات SO₄²⁻ و سولفیت SO₃²⁻ است. برای خانواده کلر، پیشوند «پر-» یک اکسیژن بیشتر از «-ات» اضافه می‌کند و «هیپو-» یکی بیشتر از «-یت» کم می‌کند. افزودن H⁺ به آنیون بارش را یک واحد کمتر منفی می‌کند و «هیدروژن» به نام اضافه می‌کند. فهرست زیر یون‌هایی را که بیشتر درس‌های شیمی عمومی انتظار دارند بدانید پوشش می‌دهد.

• آمونیوم NH₄⁺، هیدروکسید OH⁻، سیانید CN⁻، پراکسید O₂²⁻، استات CH₃COO⁻.
• نیترات NO₃⁻، نیتریت NO₂⁻؛ سولفات SO₄²⁻، سولفیت SO₃²⁻، هیدروژن‌سولفات HSO₄⁻.
• کربنات CO₃²⁻، هیدروژن‌کربنات HCO₃⁻؛ فسفات PO₄³⁻، هیدروژن‌فسفات HPO₄²⁻، دی‌هیدروژن‌فسفات H₂PO₄⁻.
• پرکلرات ClO₄⁻، کلرات ClO₃⁻، کلریت ClO₂⁻، هیپوکلریت ClO⁻ (اکسی‌آنیون‌های برم و ید به همین شکل نام‌گذاری می‌شوند).
• پرمنگنات MnO₄⁻، کرومات CrO₄²⁻، دی‌کرومات Cr₂O₇²⁻.

پیشوندها برای ترکیب‌های مولکولی دوتایی

برای ترکیب دو نافلز، عنصری که در جدول تناوبی چپ‌تر است عموماً اول نام برده می‌شود؛ اگر هر دو در یک گروه‌اند، پایین‌تری اول می‌آید. عنصر دوم پایانه «-ید» می‌گیرد. نام‌های سنتی برخی ترکیب‌های اکسیژن با کلر، برم و ید این الگو را می‌شکنند و هالوژن را اول نام می‌برند، مانند دی‌کلر مونوکسید، Cl₂O؛ توصیه‌های IUPAC 2005 این استثنا را حذف می‌کنند و همان ترکیب را اکسیژن دی‌کلرید، OCl₂، می‌نامند.

پیشوندهای یونانی شمار هر اتم را می‌دهند: مونو- (1)، دی- (2)، تری- (3)، تترا- (4)، پنتا- (5)، هگزا- (6)، هپتا- (7)، اکتا- (8)، نونا- (9) و دکا- (10). «مونو-» هرگز برای عنصر اول به کار نمی‌رود. بیشتر کتاب‌های درسی مصوت پایانی پیشوند را پیش از «اکسید» حذف می‌کنند و مونوکسید و پنتاکسید می‌نویسند؛ توصیه‌های IUPAC 2005 مصوت را نگه می‌دارند مگر در مونوکسید، پس نام‌هایی مانند دی‌نیتروژن پنتااکسید را هم می‌بینید.

مثال حل‌شده: P₄S₁₀ را نام ببرید. هر دو عنصر نافلزند، پس از پیشوند استفاده کنید. فسفر چپ‌تر است، پس اول می‌آید: تترافسفر. گوگرد «دکا-» و پایانه «-ید» می‌گیرد: دکاسولفید. نام آن تترافسفر دکاسولفید است. در جهت معکوس، دی‌نیتروژن تری‌اکسید N₂O₃ است. برخی ترکیب‌های مولکولی تقریباً فقط با نام‌های رایج شناخته می‌شوند، مانند آب، آمونیاک و متان.

نام اسیدها از روی آنیون‌هایشان

نام اسید از آنیونی گرفته می‌شود که پس از برداشتن یون‌های هیدروژن می‌ماند. اگر آنیون به «-ید» ختم شود، اسید «هیدرو- + ریشه + -یک اسید» نام می‌گیرد: HBr(aq) هیدروبرمیک اسید است. بدون وجود آب، HBr گازی مولکولی به نام هیدروژن برمید است؛ نام اسید محلول آبی را توصیف می‌کند.

برای اکسی‌اسیدها، «-ات» را به «-یک» و «-یت» را به «-وس» تبدیل کنید و هر پیشوند «پر-» یا «هیپو-» را نگه دارید. نام اکسی‌اسیدها هرگز پیشوند «هیدرو-» نمی‌گیرد. نیترات نیتریک اسید، HNO₃؛ نیتریت نیتروس اسید، HNO₂؛ سولفات سولفوریک اسید، H₂SO₄؛ فسفات فسفریک اسید، H₃PO₄ می‌دهد.

مثال حل‌شده: HIO₃ را نام ببرید و فرمول هیپوبرموس اسید را بنویسید. برداشتن H⁺ از HIO₃ یون IO₃⁻ یعنی یدات را باقی می‌گذارد، به قیاس کلرات. پایانه «-ات» به «-یک» تبدیل می‌شود، پس اسید یدیک اسید است. برای هیپوبرموس اسید، پایانه «-وس» و پیشوند «هیپو-» به هیپوبرمیت، BrO⁻، اشاره می‌کنند. یک H⁺ یک بار منفی را موازنه می‌کند، پس فرمول HBrO است.

هیدرات‌ها: نام‌ها، فرمول‌ها و درصد آب

هیدرات جامدی است، معمولاً ترکیب یونی، که مولکول‌های آب با نسبت ثابت در بلورش جای گرفته‌اند. فرمول آب را پس از نقطه وسط نشان می‌دهد و نام پیشوندی به واژه هیدرات می‌افزاید: CoCl₂·6H₂O کبالت(II) کلرید هگزاهیدرات است. گرم‌کردن هیدرات می‌تواند آب را بیرون براند و ترکیب بی‌آب را باقی بگذارد.

مثال حل‌شده: درصد آب در CoCl₂·6H₂O. از وزن‌های اتمی استاندارد IUPAC گردشده تا دو رقم اعشار استفاده کنید: Co 58.93، Cl 35.45، H 1.01 و O 16.00 g/mol. جرم مولی CoCl₂ برابر 58.93 + 2(35.45) = 129.83 g/mol است. آب 2(1.01) + 16.00 = 18.02 g/mol است، پس شش آب 6 × 18.02 = 108.12 g/mol می‌شود. جرم مولی هیدرات 129.83 + 108.12 = 237.95 g/mol است و درصد جرمی آب (108.12 ÷ 237.95) × 100% = 45.44% است.

همین نسبت پیش‌بینی می‌کند گرم‌کردن چه چیزی باقی می‌گذارد. اگر 3.500 g از هیدرات تمام آبش را از دست بدهد، CoCl₂ بی‌آب باقی‌مانده 3.500 g × (129.83 ÷ 237.95) = 1.910 g است و آب خارج‌شده 3.500 g − 1.910 g = 1.590 g است. چهار رقم بامعنی موجه است چون جرم نمونه و هر جرم مولی دست‌کم چهار رقم دارند.

اشتباه‌های نام‌گذاری که فرمول را عوض می‌کنند

نام اشتباه یعنی ماده اشتباه، پس هر نام را فرمولی بدانید که می‌توانید بررسی کنید. پس از نام‌گذاری ترکیب یونی، فرمول را از روی نامتان بازسازی کنید و تأیید کنید که بارهای مثبت و منفی به صفر می‌رسند. پس از نام‌گذاری ترکیب مولکولی، تأیید کنید که هر پیشوند با زیروندی می‌خواند.

خطاهای زیر اولین مواردی هستند که باید دنبالشان بگردید.

• استفاده از پیشوند در نام‌های یونی، مانند نامیدن MgCl₂ به «منیزیم دی‌کلرید». نام درست منیزیم کلرید است.
• خواندن عدد رومی به عنوان زیروند. آهن(III) اکسید Fe₂O₃ است، نه Fe₃O.
• حذف عدد برای فلزی با بار متغیر، یا افزودن آن برای سدیم یا کلسیم.
• اشتباه گرفتن سولفید (S²⁻)، سولفیت (SO₃²⁻) و سولفات (SO₄²⁻).
• افزودن «هیدرو-» به اکسی‌اسید. هیدروسولفوریک اسید H₂S(aq) است؛ H₂SO₄ سولفوریک اسید است.
• ندیدن اینکه جیوه(I) به صورت واحد Hg₂²⁺ وجود دارد، پس جیوه(I) کلرید Hg₂Cl₂ است.