מתן שמות לתרכובות כימיות: יוניות, מולקולריות, חומצות והידרטים

בחירת שיטת מתן השמות לפי הנוסחה

הסתכלו על מה שהנוסחה מכילה לפני שאתם מנסים לתת לה שם. תרכובות יוניות מוחזקות יחד על ידי מטענים, ולכן שמותיהן מדווחים על היונים ומשאירים את הספירה לאיזון המטען. לתרכובות מולקולריות אין מטענים יוניים לאזן, ולכן שמותיהן חייבים לציין את מספר האטומים מכל סוג בעזרת קידומות יווניות. לחומצות יש שמות משלהן כי הן נקראות לפי האופן שבו הן מתנהגות במים.

עברו על כל נוסחה ברשימת הבדיקה שלהלן, לפי הסדר, ועצרו בהתאמה הראשונה.

• נוסחה שאחריה נקודה ומים, כמו ·5H₂O: הידרט. תנו שם לתרכובת, ואז הוסיפו את המונח של ההידרט.
• נוסחה שמתחילה ב-H ונכתבת כתמיסה מימית, (aq): חומצה.
• מתכת, או יון האמוניום NH₄⁺, בשילוב עם אל-מתכות: תרכובת יונית.
• אל-מתכות בלבד, בלי אמוניום: תרכובת מולקולרית שנקראת עם קידומות.

שמות יוניים ומספרי סטוק למטענים משתנים

תנו שם לקטיון קודם, ואז לאניון. קטיון חד-אטומי שומר על שם היסוד (נתרן, סידן), ואניון חד-אטומי לוקח את שורש שם היסוד ועוד הסיומת -יד (כלוריד, אוקסיד, ניטריד). שמות יוניים לעולם אינם משתמשים בקידומות כמו די- או טרי- לספירת היונים; התחתיות נובעות מהמטענים, ולכן ציונן מיותר.

מתכות רבות, במיוחד מתכות מעבר ובדיל ועופרת, יוצרות יותר מקטיון אחד. עבורן, שיטת סטוק מציבה את מספר החמצון של המתכת, ששווה למטען שלה בקטיון חד-אטומי, בספרות רומיות בסוגריים: ברזל(II) הוא Fe²⁺ וברזל(III) הוא Fe³⁺. מתכות עם מטען נפוץ אחד בלבד אינן מקבלות ספרה: מתכות קבוצה 1 (+1), מתכות קבוצה 2 (+2), אלומיניום (+3), אבץ (+2) וכסף (+1).

דוגמה פתורה: תנו שם ל-Co₃(PO₄)₂. פוספט הוא PO₄³⁻, ולכן שני פוספטים נושאים 2 × (−3) = −6. שלושת יוני הקובלט חייבים להסתכם ב-+6, ולכן כל אחד הוא +6 ÷ 3 = +2. השם הוא קובלט(II) פוספט. שימו לב שהספרה הרומית היא המטען של יון אחד, לא התחתית.

דוגמה פתורה בכיוון ההפוך: כתבו את הנוסחה של בדיל(IV) סולפיד. בדיל(IV) הוא Sn⁴⁺ וסולפיד הוא S²⁻. היחס השלם הקטן ביותר שמאזן מטען הוא Sn⁴⁺ אחד על כל שני S²⁻, שכן +4 + 2(−2) = 0. הנוסחה היא SnS₂.

יונים רב-אטומיים ודפוס -ט/-יט

יון רב-אטומי הוא קבוצת אטומים הקשורים קוולנטית עם מטען כולל. הוא שומר על שמו ועל נוסחתו כיחידה בתוך תרכובת יונית. כשנוסחה צריכה יותר מעותק אחד של יון רב-אטומי, מקיפים אותו בסוגריים לפני התחתית: סידן ניטראט הוא Ca(NO₃)₂, לא CaNO₃₂.

אוקסיאניונים רבים באים במשפחות. ליון עם הסיומת -ט יש חמצן אחד יותר מאשר ליון עם הסיומת -יט באותו מטען: סולפט הוא SO₄²⁻ וסולפיט הוא SO₃²⁻. במשפחת הכלור, הקידומת פר- מוסיפה עוד חמצן אחד מאשר -ט, והקידומת היפו- מסירה עוד אחד מאשר -יט. הוספת H⁺ לאניון הופכת את מטענו לפחות שלילי ביחידה אחת ומוסיפה מימן לשם. הרשימה שלהלן מכסה את היונים שרוב קורסי הכימיה הכללית מצפים שתכירו.

• אמוניום NH₄⁺, הידרוקסיד OH⁻, ציאניד CN⁻, פראוקסיד O₂²⁻, אצטט CH₃COO⁻.
• ניטראט NO₃⁻, ניטריט NO₂⁻; סולפט SO₄²⁻, סולפיט SO₃²⁻, מימן סולפט HSO₄⁻.
• קרבונט CO₃²⁻, מימן קרבונט HCO₃⁻; פוספט PO₄³⁻, מימן פוספט HPO₄²⁻, דו-מימן פוספט H₂PO₄⁻.
• פרכלורט ClO₄⁻, כלורט ClO₃⁻, כלוריט ClO₂⁻, היפוכלוריט ClO⁻ (אוקסיאניונים של ברום ויוד נקראים באותו אופן).
• פרמנגנט MnO₄⁻, כרומט CrO₄²⁻, דיכרומט Cr₂O₇²⁻.

קידומות לתרכובות מולקולריות בינאריות

בתרכובת של שתי אל-מתכות, היסוד הנמצא יותר שמאלה בטבלה המחזורית נקרא בדרך כלל ראשון; אם שניהם באותה קבוצה, התחתון בא ראשון. היסוד השני לוקח את הסיומת -יד. שמות מסורתיים לכמה תרכובות של חמצן עם כלור, ברום ויוד שוברים את הדפוס הזה בכך שהם נותנים שם להלוגן קודם, כמו דיכלור מונואוקסיד, Cl₂O; המלצות IUPAC מ-2005 מסירות את היוצא מן הכלל הזה וקוראות לאותה תרכובת חמצן דיכלוריד, OCl₂.

קידומות יווניות נותנות את מספר האטומים מכל סוג: מונו- (1), די- (2), טרי- (3), טטרה- (4), פנטה- (5), הקסה- (6), הפטה- (7), אוקטה- (8), נונה- (9) ודקה- (10). מונו- לעולם אינה משמשת ביסוד הראשון. רוב ספרי הלימוד משמיטים את התנועה האחרונה של קידומת לפני אוקסיד, ומקבלים מונוקסיד ופנטוקסיד; המלצות IUPAC מ-2005 שומרות על התנועה פרט למונוקסיד, ולכן תיתקלו גם בשמות כמו דיחנקן פנטאוקסיד.

דוגמה פתורה: תנו שם ל-P₄S₁₀. שני היסודות אל-מתכות, ולכן משתמשים בקידומות. זרחן נמצא יותר שמאלה, ולכן הוא בא ראשון: טטרהזרחן. גופרית מקבלת דקה- והסיומת -יד: דקהסולפיד. השם הוא טטרהזרחן דקהסולפיד. בכיוון ההפוך, דיחנקן טריאוקסיד הוא N₂O₃. כמה תרכובות מולקולריות מוכרות כמעט רק בשמות נפוצים, כמו מים, אמוניה ומתאן.

שמות חומצות מהאניונים שלהן

שם החומצה נגזר מהאניון שנשאר אחרי הסרת יוני המימן. אם האניון מסתיים ב-יד, החומצה נקראת הידרו- + שורש + -ית: HBr(aq) היא חומצה הידרוברומית. ללא מים, HBr הוא גז מולקולרי שנקרא מימן ברומיד; שם החומצה מתאר את התמיסה המימית.

באוקסיחומצות, משנים -ט ל-ית ו-יט ל-נית, ושומרים על כל קידומת פר- או היפו-. שמות אוקסיחומצות לעולם אינם לוקחים את הקידומת הידרו-. ניטראט נותן חומצה חנקתית, HNO₃; ניטריט נותן חומצה חנקנית, HNO₂; סולפט נותן חומצה גופרתית, H₂SO₄; פוספט נותן חומצה זרחתית, H₃PO₄.

דוגמה פתורה: תנו שם ל-HIO₃ וכתבו את הנוסחה של חומצה היפוברומנית. הסרת H⁺ מ-HIO₃ משאירה IO₃⁻, יודט, באנלוגיה לכלורט. הסיומת -ט הופכת ל-ית, ולכן החומצה היא חומצה יודית. עבור חומצה היפוברומנית, הסיומת -נית והקידומת היפו- מצביעות על היפוברומיט, BrO⁻. H⁺ אחד מאזן מטען שלילי אחד, ולכן הנוסחה היא HBrO.

הידרטים: שמות, נוסחאות ואחוז מים

הידרט הוא מוצק, בדרך כלל תרכובת יונית, עם מולקולות מים שבנויות לתוך הגביש שלו ביחס קבוע. הנוסחה מראה את המים אחרי נקודה מרכזית, והשם מוסיף קידומת למילה הידרט: CoCl₂·6H₂O הוא קובלט(II) כלוריד הקסהידרט. חימום הידרט יכול לגרש את המים ולהשאיר את התרכובת נטולת המים.

דוגמה פתורה: אחוז מים ב-CoCl₂·6H₂O. השתמשו במשקלים אטומיים סטנדרטיים של IUPAC מעוגלים לשני מקומות עשרוניים: Co 58.93, Cl 35.45, H 1.01 ו-O 16.00 g/mol. המסה המולרית של CoCl₂ היא 58.93 + 2(35.45) = 129.83 g/mol. מים הם 2(1.01) + 16.00 = 18.02 g/mol, ולכן שישה מים הם 6 × 18.02 = 108.12 g/mol. המסה המולרית של ההידרט היא 129.83 + 108.12 = 237.95 g/mol, ואחוז המסה של המים הוא (108.12 ÷ 237.95) × 100% = 45.44%.

אותו יחס מנבא מה צריך להישאר אחרי חימום. אם 3.500 g מההידרט מאבדים את כל המים שלהם, ה-CoCl₂ נטול המים שנשאר הוא 3.500 g × (129.83 ÷ 237.95) = 1.910 g, והמים שגורשו הם 3.500 g − 1.910 g = 1.590 g. ארבע ספרות משמעותיות מוצדקות כי למסת הדגימה ולכל מסה מולרית יש לפחות ארבע.

שגיאות במתן שמות ששינו את הנוסחה

שם שגוי הוא חומר שגוי, ולכן התייחסו לכל שם כאל נוסחה שאפשר לבדוק. אחרי שנתתם שם לתרכובת יונית, בנו מחדש את הנוסחה מהשם שלכם ואשרו שהמטענים החיוביים והשליליים מסתכמים באפס. אחרי שנתתם שם לתרכובת מולקולרית, אשרו שכל קידומת תואמת תחתית.

השגיאות הבאות הן אלה שכדאי לחפש קודם.

• שימוש בקידומות בשמות יוניים, כמו קריאה ל-MgCl₂ מגנזיום דיכלוריד. השם הנכון הוא מגנזיום כלוריד.
• קריאת הספרה הרומית כתחתית. ברזל(III) אוקסיד הוא Fe₂O₃, לא Fe₃O.
• השמטת הספרה למתכת עם מטען משתנה, או הוספת אחת לנתרן או לסידן.
• בלבול בין סולפיד (S²⁻), סולפיט (SO₃²⁻) וסולפט (SO₄²⁻).
• הוספת הידרו- לאוקסיחומצה. חומצה הידרוגופריתית היא H₂S(aq); H₂SO₄ היא חומצה גופרתית.
• פספוס העובדה שכספית(I) קיימת כיחידה Hg₂²⁺, ולכן כספית(I) כלוריד היא Hg₂Cl₂.