Imenovanje kemijskih spojeva: ionskih, molekulskih, kiselina i hidrata

Odabir sustava imenovanja prema formuli

Pogledajte što formula sadrži prije nego je pokušate imenovati. Ionske spojeve drže zajedno naboji, pa njihovi nazivi navode ione, a brojanje prepuštaju ravnoteži naboja. Molekulski spojevi nemaju ionskih naboja za izjednačavanje, pa njihovi nazivi moraju navesti broj svakog atoma grčkim prefiksima. Kiseline imaju vlastite nazive jer se imenuju prema ponašanju u vodi.

Provedite svaku formulu kroz popis u nastavku, redom, i stanite kod prvog poklapanja.

• Formula iza koje slijedi točka i voda, poput ·5H₂O: hidrat. Imenujte spoj, a zatim dodajte izraz za hidrat.
• Formula koja počinje s H i napisana je kao vodena otopina, (aq): kiselina.
• Metal, ili amonijev ion NH₄⁺, spojen s nemetalima: ionski spoj.
• Samo nemetali, bez amonija: molekulski spoj imenovan prefiksima.

Ionski nazivi i Stockovi brojevi za promjenjive naboje

Prvo imenujte kation, zatim anion. Jednoatomni kation zadržava naziv elementa (natrij, kalcij), a jednoatomni anion prima korijen naziva elementa plus nastavak -id (klorid, oksid, nitrid). Ionski nazivi nikad ne koriste prefikse poput di- ili tri- za brojanje iona; indeksi proizlaze iz naboja, pa bi njihovo navođenje bilo suvišno.

Mnogi metali, osobito prijelazni metali te kositar i olovo, tvore više od jednog kationa. Za njih Stockov sustav stavlja oksidacijski broj metala, koji je za jednoatomni kation jednak njegovu naboju, u rimskim brojkama u zagradama: željezo(II) je Fe²⁺, a željezo(III) je Fe³⁺. Metali samo s jednim uobičajenim nabojem ne dobivaju brojku: metali 1. skupine (+1), metali 2. skupine (+2), aluminij (+3), cink (+2) i srebro (+1).

Riješeni primjer: imenujte Co₃(PO₄)₂. Fosfat je PO₄³⁻, pa dva fosfata nose 2 × (−3) = −6. Tri iona kobalta moraju ukupno iznositi +6, pa je svaki +6 ÷ 3 = +2. Naziv je kobaltov(II) fosfat. Primijetite da je rimska brojka naboj jednog iona, a ne indeks.

Riješeni primjer u obrnutom smjeru: napišite formulu kositrova(IV) sulfida. Kositar(IV) je Sn⁴⁺, a sulfid je S²⁻. Najmanji cjelobrojni omjer koji izjednačava naboj je jedan Sn⁴⁺ na dva S²⁻, jer je +4 + 2(−2) = 0. Formula je SnS₂.

Poliatomski ioni i obrazac -at/-it

Poliatomski ion je skupina kovalentno vezanih atoma s ukupnim nabojem. Zadržava svoj naziv i formulu kao jedinicu unutar ionskog spoja. Kad formula treba više od jedne kopije poliatomskog iona, stavite ga u zagrade prije indeksa: kalcijev nitrat je Ca(NO₃)₂, a ne CaNO₃₂.

Mnogi oksoanioni dolaze u obiteljima. Ion s nastavkom -at ima jedan kisik više od iona s nastavkom -it istog naboja: sulfat je SO₄²⁻, a sulfit je SO₃²⁻. Za obitelj klora, per- dodaje još jedan kisik u odnosu na -at, a hipo- uklanja još jedan u odnosu na -it. Dodavanje H⁺ anionu čini njegov naboj za jedinicu manje negativnim i dodaje vodik u naziv. Popis u nastavku obuhvaća ione koje većina tečajeva opće kemije očekuje da znate.

• Amonij NH₄⁺, hidroksid OH⁻, cijanid CN⁻, peroksid O₂²⁻, acetat CH₃COO⁻.
• Nitrat NO₃⁻, nitrit NO₂⁻; sulfat SO₄²⁻, sulfit SO₃²⁻, hidrogensulfat HSO₄⁻.
• Karbonat CO₃²⁻, hidrogenkarbonat HCO₃⁻; fosfat PO₄³⁻, hidrogenfosfat HPO₄²⁻, dihidrogenfosfat H₂PO₄⁻.
• Perklorat ClO₄⁻, klorat ClO₃⁻, klorit ClO₂⁻, hipoklorit ClO⁻ (oksoanioni broma i joda imenuju se na isti način).
• Permanganat MnO₄⁻, kromat CrO₄²⁻, dikromat Cr₂O₇²⁻.

Prefiksi za binarne molekulske spojeve

Za spoj dvaju nemetala, element dalje lijevo u periodnom sustavu općenito se imenuje prvi; ako su oba u istoj skupini, prvi je niži. Drugi element prima nastavak -id. Tradicionalni nazivi nekih spojeva kisika s klorom, bromom i jodom krše taj obrazac imenovanjem halogena prvog, kao u diklorovu monoksidu, Cl₂O; IUPAC-ove preporuke iz 2005. uklanjaju tu iznimku i isti spoj nazivaju kisikov diklorid, OCl₂.

Grčki prefiksi daju broj svakog atoma: mono- (1), di- (2), tri- (3), tetra- (4), penta- (5), heksa- (6), hepta- (7), okta- (8), nona- (9) i deka- (10). Mono- se nikad ne koristi uz prvi element. Većina udžbenika ispušta završni a ili o prefiksa ispred oksida, pa se dobivaju monoksid i pentoksid; IUPAC-ove preporuke iz 2005. zadržavaju samoglasnik osim u monoksidu, pa ćete naići i na nazive poput didušikov pentaoksid.

Riješeni primjer: imenujte P₄S₁₀. Oba su elementa nemetali, pa upotrijebite prefikse. Fosfor je dalje lijevo, pa dolazi prvi: tetrafosforov. Sumpor dobiva deka- i nastavak -id: dekasulfid. Naziv je tetrafosforov dekasulfid. U obrnutom smjeru, didušikov trioksid je N₂O₃. Neki molekulski spojevi poznati su gotovo samo po običnim nazivima, poput voda, amonijak i metan.

Nazivi kiselina prema njihovim anionima

Naziv kiseline izvodi se iz aniona koji ostaje nakon uklanjanja vodikovih iona. Ako anion završava na -id, kiselina se imenuje korijen + -ovodična kiselina: HBr(aq) je bromovodična kiselina. Bez prisutne vode HBr je molekulski plin nazvan vodikov bromid; naziv kiseline opisuje vodenu otopinu.

Za oksokiseline, anion s nastavkom -at daje kiselinu s nastavkom -na (-ična), a anion s nastavkom -it kiselinu s nastavkom -asta, uz zadržavanje prefiksa per- ili hipo-. Nazivi oksokiselina nikad ne dobivaju oblik -ovodična. Nitrat daje dušičnu kiselinu, HNO₃; nitrit daje dušikastu kiselinu, HNO₂; sulfat daje sumpornu kiselinu, H₂SO₄; fosfat daje fosfornu kiselinu, H₃PO₄.

Riješeni primjer: imenujte HIO₃ i napišite formulu hipobromaste kiseline. Uklanjanjem H⁺ iz HIO₃ ostaje IO₃⁻, jodat, po analogiji s kloratom. Nastavak -at postaje -na, pa je kiselina jodna kiselina. Za hipobromastu kiselinu, nastavak -asta i prefiks hipo- upućuju na hipobromit, BrO⁻. Jedan H⁺ izjednačava jedan negativni naboj, pa je formula HBrO.

Hidrati: nazivi, formule i postotak vode

Hidrat je kruta tvar, obično ionski spoj, s molekulama vode ugrađenima u kristal u stalnom omjeru. Formula prikazuje vodu iza središnje točke, a naziv dodaje prefiks riječi hidrat: CoCl₂·6H₂O je kobaltov(II) klorid heksahidrat. Zagrijavanje hidrata može istjerati vodu i ostaviti bezvodni spoj.

Riješeni primjer: postotak vode u CoCl₂·6H₂O. Upotrijebite IUPAC-ove standardne atomske mase zaokružene na dvije decimale: Co 58.93, Cl 35.45, H 1.01 i O 16.00 g/mol. Molarna masa CoCl₂ je 58.93 + 2(35.45) = 129.83 g/mol. Voda je 2(1.01) + 16.00 = 18.02 g/mol, pa je šest voda 6 × 18.02 = 108.12 g/mol. Molarna masa hidrata je 129.83 + 108.12 = 237.95 g/mol, a maseni postotak vode je (108.12 ÷ 237.95) × 100% = 45.44%.

Isti omjer predviđa što bi zagrijavanje trebalo ostaviti. Ako 3.500 g hidrata izgubi svu vodu, preostali bezvodni CoCl₂ iznosi 3.500 g × (129.83 ÷ 237.95) = 1.910 g, a istjerana voda 3.500 g − 1.910 g = 1.590 g. Četiri značajne znamenke opravdane su jer masa uzorka i svaka molarna masa nose barem četiri.

Pogreške u imenovanju koje mijenjaju formulu

Pogrešan naziv je pogrešna tvar, zato svaki naziv tretirajte kao formulu koju možete provjeriti. Nakon imenovanja ionskog spoja, ponovno izgradite formulu iz svog naziva i potvrdite da se pozitivni i negativni naboji zbrajaju u nulu. Nakon imenovanja molekulskog spoja, potvrdite da svaki prefiks odgovara indeksu.

Sljedeće su pogreške koje treba prve potražiti.

• Upotreba prefiksa u ionskim nazivima, primjerice nazivanje MgCl₂ magnezijev diklorid. Točan naziv je magnezijev klorid.
• Čitanje rimske brojke kao indeksa. Željezov(III) oksid je Fe₂O₃, a ne Fe₃O.
• Izostavljanje brojke za metal promjenjivog naboja ili dodavanje brojke za natrij ili kalcij.
• Miješanje sulfida (S²⁻), sulfita (SO₃²⁻) i sulfata (SO₄²⁻).
• Imenovanje oksokiseline kao -ovodične. Sumporovodična kiselina je H₂S(aq); H₂SO₄ je sumporna kiselina.
• Previđanje da živa(I) postoji kao jedinka Hg₂²⁺, pa je živin(I) klorid Hg₂Cl₂.