Kemiallisten yhdisteiden nimeäminen: ioniyhdisteet, molekyyliyhdisteet, hapot ja hydraatit

Nimeämisjärjestelmän valinta kaavan perusteella

Katso, mitä kaava sisältää, ennen kuin yrität nimetä sitä. Ioniyhdisteitä pitävät koossa varaukset, joten niiden nimet kertovat ionit ja jättävät lukumäärän varausten tasapainon varaan. Molekyyliyhdisteissä ei ole tasapainotettavia ionivarauksia, joten niiden nimissä täytyy ilmoittaa kunkin atomin lukumäärä kreikkalaisilla etuliitteillä. Hapoilla on omat nimensä, koska ne nimetään sen mukaan, miten ne käyttäytyvät vedessä.

Lue jokainen kaava alla olevan tarkistuslistan läpi järjestyksessä ja pysähdy ensimmäiseen osumaan.

• Kaava, jota seuraa piste ja vesi, kuten ·5H₂O: hydraatti. Nimeä yhdiste ja lisää sitten hydraattitermi.
• Kaava, joka alkaa H:lla ja on kirjoitettu vesiliuoksena, (aq): happo.
• Metalli tai ammoniumioni NH₄⁺ yhdistyneenä epämetallien kanssa: ioniyhdiste.
• Vain epämetalleja, ei ammoniumia: etuliitteillä nimetty molekyyliyhdiste.

Ioniyhdisteiden nimet ja Stockin luvut vaihtelevia varauksia varten

Nimeä ensin kationi, sitten anioni. Yksiatominen kationi säilyttää alkuaineen nimen (natrium, kalsium), ja yksiatominen anioni saa alkuaineen nimen kannan ja päätteen -idi (kloridi, oksidi, nitridi). Ioniyhdisteiden nimissä ei koskaan käytetä etuliitteitä, kuten di- tai tri-, ionien laskemiseen; alaindeksit seuraavat varauksista, joten niiden ilmoittaminen olisi turhaa.

Monet metallit, erityisesti siirtymämetallit sekä tina ja lyijy, muodostavat useamman kuin yhden kationin. Näille Stockin järjestelmä merkitsee metallin hapetusluvun, joka yksiatomiselle kationille on sen varaus, roomalaisin numeroin sulkeissa: rauta(II) on Fe²⁺ ja rauta(III) on Fe³⁺. Metalleille, joilla on vain yksi yleinen varaus, ei merkitä numeroa: ryhmän 1 metallit (+1), ryhmän 2 metallit (+2), alumiini (+3), sinkki (+2) ja hopea (+1).

Läpikäyty esimerkki: nimeä Co₃(PO₄)₂. Fosfaatti on PO₄³⁻, joten kaksi fosfaattia kantaa 2 × (−3) = −6. Kolmen koboltti-ionin summan täytyy olla +6, joten kukin on +6 ÷ 3 = +2. Nimi on koboltti(II)fosfaatti. Huomaa, että roomalainen numero on yhden ionin varaus, ei alaindeksi.

Läpikäyty esimerkki päinvastoin: kirjoita tina(IV)sulfidin kaava. Tina(IV) on Sn⁴⁺ ja sulfidi on S²⁻. Pienin varauksen tasapainottava kokonaislukusuhde on yksi Sn⁴⁺ kahta S²⁻:a kohti, koska +4 + 2(−2) = 0. Kaava on SnS₂.

Moniatomiset ionit ja -aatti/-iitti-kuvio

Moniatominen ioni on kovalenttisesti sitoutuneiden atomien ryhmä, jolla on kokonaisvaraus. Se säilyttää nimensä ja kaavansa yksikkönä ioniyhdisteen sisällä. Kun kaava tarvitsee useamman kuin yhden moniatomisen ionin, laita se sulkeisiin ennen alaindeksiä: kalsiumnitraatti on Ca(NO₃)₂, ei CaNO₃₂.

Monet happianionit kuuluvat sukuihin. -aatti-ionissa on yksi happi enemmän kuin saman varauksen -iitti-ionissa: sulfaatti on SO₄²⁻ ja sulfiitti on SO₃²⁻. Klooriperheessä per- lisää yhden hapen enemmän kuin -aatti, ja hypo- poistaa yhden enemmän kuin -iitti. H⁺:n lisääminen anioniin tekee sen varauksen yhden yksikön vähemmän negatiiviseksi ja lisää nimeen vedyn. Alla oleva luettelo kattaa ionit, jotka useimmat yleisen kemian kurssit odottavat sinun tuntevan.

• Ammonium NH₄⁺, hydroksidi OH⁻, syanidi CN⁻, peroksidi O₂²⁻, asetaatti CH₃COO⁻.
• Nitraatti NO₃⁻, nitriitti NO₂⁻; sulfaatti SO₄²⁻, sulfiitti SO₃²⁻, vetysulfaatti HSO₄⁻.
• Karbonaatti CO₃²⁻, vetykarbonaatti HCO₃⁻; fosfaatti PO₄³⁻, vetyfosfaatti HPO₄²⁻, divetyfosfaatti H₂PO₄⁻.
• Perkloraatti ClO₄⁻, kloraatti ClO₃⁻, kloriitti ClO₂⁻, hypokloriitti ClO⁻ (bromin ja jodin happianionit nimetään samalla tavalla).
• Permanganaatti MnO₄⁻, kromaatti CrO₄²⁻, dikromaatti Cr₂O₇²⁻.

Etuliitteet binäärisille molekyyliyhdisteille

Kahden epämetallin yhdisteessä jaksollisessa järjestelmässä vasemmalla oleva alkuaine nimetään yleensä ensin; jos molemmat ovat samassa ryhmässä, alempi tulee ensin. Toinen alkuaine saa päätteen -idi. Perinteiset nimet joillekin hapen yhdisteille kloorin, bromin ja jodin kanssa rikkovat tämän kaavan nimeämällä halogeenin ensin, kuten dikloorimonoksidi, Cl₂O; vuoden 2005 IUPAC-suositukset poistavat tämän poikkeuksen ja nimeävät saman yhdisteen happidikloridiksi, OCl₂.

Kreikkalaiset etuliitteet ilmaisevat kunkin atomin lukumäärän: mono- (1), di- (2), tri- (3), tetra- (4), penta- (5), heksa- (6), hepta- (7), okta- (8), nona- (9) ja deka- (10). Etuliitettä mono- ei koskaan käytetä ensimmäisessä alkuaineessa. Useimmat oppikirjat pudottavat etuliitteen loppu-a:n tai -o:n ennen sanaa oksidi, jolloin saadaan monoksidi ja pentoksidi; vuoden 2005 IUPAC-suositukset säilyttävät vokaalin paitsi sanassa monoksidi, joten näet myös nimiä, kuten dityppipentaoksidi.

Läpikäyty esimerkki: nimeä P₄S₁₀. Molemmat alkuaineet ovat epämetalleja, joten käytä etuliitteitä. Fosfori on vasemmalla, joten se tulee ensin: tetrafosfori. Rikki saa etuliitteen deka- ja päätteen -idi: dekasulfidi. Nimi on tetrafosforidekasulfidi. Toiseen suuntaan dityppitrioksidi on N₂O₃. Jotkin molekyyliyhdisteet tunnetaan lähes vain yleisnimillä, kuten vesi, ammoniakki ja metaani.

Happojen nimet niiden anioneista

Hapon nimi johdetaan anionista, joka jää jäljelle vetyionien poistamisen jälkeen. Jos anioni päättyy päätteeseen -idi, happo nimetään anionin kanta + -vetyhappo: HBr(aq) on bromivetyhappo. Ilman vettä HBr on molekulaarinen kaasu nimeltä vetybromidi; hapon nimi kuvaa vesiliuosta.

Happihapoissa pääte -aatti vastaa päätettä -happo ja pääte -iitti päätettä -hapoke, ja per- tai hypo-etuliite säilyy. Happihappojen nimiin ei koskaan tule päätettä -vetyhappo. Nitraatista saadaan typpihappo, HNO₃; nitriitistä typpihapoke, HNO₂; sulfaatista rikkihappo, H₂SO₄; fosfaatista fosforihappo, H₃PO₄.

Läpikäyty esimerkki: nimeä HIO₃ ja kirjoita hypobromihapokkeen kaava. H⁺:n poistaminen HIO₃:sta jättää IO₃⁻:n, jodaatin, kloraatin vastineena. Pääte -aatti muuttuu päätteeksi -happo, joten happo on jodihappo. Hypobromihapokkeen kohdalla pääte -hapoke ja etuliite hypo- viittaavat hypobromiittiin, BrO⁻. Yksi H⁺ tasapainottaa yhden negatiivisen varauksen, joten kaava on HBrO.

Hydraatit: nimet, kaavat ja vesiprosentti

Hydraatti on kiinteä aine, yleensä ioniyhdiste, jonka kiteeseen on rakentunut vesimolekyylejä kiinteässä suhteessa. Kaava näyttää veden keskipisteen jälkeen, ja nimi lisää etuliitteen sanaan hydraatti: CoCl₂·6H₂O on koboltti(II)kloridiheksahydraatti. Hydraatin kuumentaminen voi ajaa veden pois ja jättää vedettömän yhdisteen.

Läpikäyty esimerkki: veden prosenttiosuus yhdisteessä CoCl₂·6H₂O. Käytä kahteen desimaaliin pyöristettyjä IUPAC:n standardiatomipainoja: Co 58.93, Cl 35.45, H 1.01 ja O 16.00 g/mol. CoCl₂:n moolimassa on 58.93 + 2(35.45) = 129.83 g/mol. Vesi on 2(1.01) + 16.00 = 18.02 g/mol, joten kuusi vesimolekyyliä on 6 × 18.02 = 108.12 g/mol. Hydraatin moolimassa on 129.83 + 108.12 = 237.95 g/mol, ja veden massaprosentti on (108.12 ÷ 237.95) × 100% = 45.44%.

Sama suhde ennustaa, mitä kuumennuksen pitäisi jättää jäljelle. Jos 3.500 g hydraattia menettää kaiken vetensä, jäljelle jäävä vedetön CoCl₂ on 3.500 g × (129.83 ÷ 237.95) = 1.910 g, ja poistunut vesi on 3.500 g − 1.910 g = 1.590 g. Neljä merkitsevää numeroa on perusteltua, koska näytteen massassa ja jokaisessa moolimassassa on vähintään neljä.

Nimeämisvirheet, jotka muuttavat kaavan

Väärä nimi on väärä aine, joten käsittele jokaista nimeä kaavana, jonka voit tarkistaa. Kun olet nimennyt ioniyhdisteen, rakenna kaava uudelleen nimestäsi ja varmista, että positiiviset ja negatiiviset varaukset summautuvat nollaan. Kun olet nimennyt molekyyliyhdisteen, varmista, että jokainen etuliite vastaa alaindeksiä.

Seuraavat virheet kannattaa etsiä ensin.

• Etuliitteiden käyttö ioniyhdisteiden nimissä, esimerkiksi MgCl₂:n kutsuminen magnesiumdikloridiksi. Oikea nimi on magnesiumkloridi.
• Roomalaisen numeron lukeminen alaindeksinä. Rauta(III)oksidi on Fe₂O₃, ei Fe₃O.
• Numeron jättäminen pois vaihtelevan varauksen metallilta tai sen lisääminen natriumille tai kalsiumille.
• Sulfidin (S²⁻), sulfiitin (SO₃²⁻) ja sulfaatin (SO₄²⁻) sekoittaminen keskenään.
• Päätteen -vetyhappo lisääminen happihappoon. Rikkivetyhappo on H₂S(aq); H₂SO₄ on rikkihappo.
• Sen huomaamatta jättäminen, että elohopea(I) esiintyy Hg₂²⁺-yksikkönä, joten elohopea(I)kloridi on Hg₂Cl₂.