화합물 이름 붙이기: 이온 화합물, 분자 화합물, 산, 수화물

화학식에서 명명 체계 고르기

이름을 붙이기 전에 화학식에 무엇이 들어 있는지 보십시오. 이온 화합물은 전하로 결합해 있으므로 이름은 이온을 알려 주고 개수는 전하의 균형에 맡깁니다. 분자 화합물에는 균형을 맞출 이온 전하가 없으므로 이름에 수 접두어로 각 원자의 개수를 밝혀야 합니다. 산은 물에서의 행동에 따라 이름을 붙이므로 고유한 이름을 가집니다.

아래 점검표로 각 화학식을 순서대로 읽고, 처음으로 일치하는 곳에서 멈추십시오.

• ·5H₂O처럼 점과 물이 뒤따르는 화학식: 수화물입니다. 화합물의 이름을 붙인 뒤 수화물 용어를 덧붙입니다.
• H로 시작하고 수용액 (aq)으로 쓴 화학식: 산입니다.
• 금속 또는 암모늄 이온 NH₄⁺가 비금속과 결합한 것: 이온 화합물입니다.
• 암모늄 없이 비금속만 있는 것: 접두어로 이름을 붙이는 분자 화합물입니다.

이온 화합물의 이름과 변하는 전하를 나타내는 스톡 수

한국어 이름은 음이온을 먼저, 양이온을 나중에 부릅니다. 영어 이름은 양이온을 먼저 부릅니다. 단원자 양이온은 원소 이름을 그대로 쓰고(나트륨, 칼슘), 단원자 음이온은 원소 이름의 어근에 '-화'를 붙입니다(염화, 산화, 질화). 이온 화합물의 이름에는 이온의 개수를 세는 이, 삼 같은 접두어를 쓰지 않습니다. 첨자는 전하에서 따라 나오므로 밝히는 것은 중복입니다.

많은 금속, 특히 전이 금속과 주석, 납은 양이온을 둘 이상 만듭니다. 이런 경우 스톡 체계는 금속의 산화수를 로마 숫자로 괄호 안에 적으며, 단원자 양이온에서는 산화수가 전하와 같습니다. 철(II)은 Fe²⁺이고 철(III)은 Fe³⁺입니다. 흔한 전하가 하나뿐인 금속에는 숫자를 붙이지 않습니다. 1족 금속(+1), 2족 금속(+2), 알루미늄(+3), 아연(+2), 은(+1)이 그렇습니다.

풀이 예제: Co₃(PO₄)₂의 이름을 붙입니다. 인산 이온은 PO₄³⁻이므로 인산 이온 두 개는 2 × (−3) = −6입니다. 코발트 이온 세 개의 합은 +6이어야 하므로 각각 +6 ÷ 3 = +2입니다. 이름은 인산 코발트(II)입니다. 로마 숫자는 첨자가 아니라 이온 하나의 전하임에 유의하십시오.

거꾸로 푸는 풀이 예제: 황화 주석(IV)의 화학식을 씁니다. 주석(IV)은 Sn⁴⁺이고 황화 이온은 S²⁻입니다. 전하의 균형을 맞추는 가장 작은 정수비는 S²⁻ 둘마다 Sn⁴⁺ 하나이며, +4 + 2(−2) = 0이기 때문입니다. 화학식은 SnS₂입니다.

다원자 이온과 '~산 이온/아~산 이온' 양식

다원자 이온은 공유 결합한 원자들이 전체적으로 전하를 띤 집단입니다. 이온 화합물 안에서 하나의 단위로 이름과 화학식을 유지합니다. 화학식에 다원자 이온이 둘 이상 필요하면 첨자 앞에서 괄호로 묶습니다. 질산 칼슘은 CaNO₃₂가 아니라 Ca(NO₃)₂입니다.

많은 산소산 이온은 족을 이룹니다. '~산 이온'은 전하가 같은 '아~산 이온'보다 산소가 하나 더 많습니다. 황산 이온은 SO₄²⁻이고 아황산 이온은 SO₃²⁻입니다. 염소족에서는 '과-'가 '~산 이온'보다 산소를 하나 더 더하고, '차아-'가 '아~산 이온'보다 산소를 하나 더 뺍니다. 음이온에 H⁺를 더하면 전하가 음의 방향으로 한 단위 줄고 이름에 수소가 더해집니다. 아래 목록은 대부분의 일반화학 과정에서 알아야 하는 이온을 다룹니다.

• 암모늄 이온 NH₄⁺, 수산화 이온 OH⁻, 사이안화 이온 CN⁻, 과산화 이온 O₂²⁻, 아세트산 이온 CH₃COO⁻.
• 질산 이온 NO₃⁻, 아질산 이온 NO₂⁻, 황산 이온 SO₄²⁻, 아황산 이온 SO₃²⁻, 황산 수소 이온 HSO₄⁻.
• 탄산 이온 CO₃²⁻, 탄산 수소 이온 HCO₃⁻, 인산 이온 PO₄³⁻, 인산 수소 이온 HPO₄²⁻, 인산 이수소 이온 H₂PO₄⁻.
• 과염소산 이온 ClO₄⁻, 염소산 이온 ClO₃⁻, 아염소산 이온 ClO₂⁻, 차아염소산 이온 ClO⁻(브로민과 아이오딘의 산소산 이온도 같은 방식으로 이름을 붙입니다).
• 과망가니즈산 이온 MnO₄⁻, 크로뮴산 이온 CrO₄²⁻, 다이크로뮴산 이온 Cr₂O₇²⁻.

이원자 분자 화합물의 수 접두어

비금속 두 개로 이루어진 화합물에서는 일반적으로 주기율표에서 더 왼쪽에 있는 원소를 화학식에서 먼저 쓰고, 둘이 같은 족이면 아래쪽 원소를 먼저 씁니다. 한국어 이름에서는 화학식의 둘째 원소를 '~화'를 붙여 먼저 부르고 첫째 원소를 나중에 부릅니다. 산소와 염소, 브로민, 아이오딘의 일부 화합물에 쓰이는 전통적인 이름은 할로젠을 먼저 이름 붙여서 이 양식을 깹니다. 일산화 이염소 Cl₂O가 그 예입니다. 2005년 IUPAC 권고는 이 예외를 없애고 같은 화합물을 이염화 산소 OCl₂라고 부릅니다.

수 접두어가 각 원자의 개수를 나타냅니다. 일(1), 이(2), 삼(3), 사(4), 오(5), 육(6), 칠(7), 팔(8), 구(9), 십(10)입니다. 화학식의 첫째 원소에는 일을 붙이지 않습니다. 영어 이름에서는 대부분의 교재가 oxide 앞에서 접두어 끝의 a나 o를 생략해 monoxide, pentoxide로 쓰지만, 2005년 IUPAC 권고는 monoxide만 제외하고 모음을 유지하므로 dinitrogen pentaoxide 같은 이름도 보게 됩니다.

풀이 예제: P₄S₁₀의 이름을 붙입니다. 두 원소 모두 비금속이므로 접두어를 씁니다. 인이 더 왼쪽에 있어 화학식에서 먼저 오며 개수가 4이므로 사인입니다. 황은 10개이므로 십황화입니다. 이름은 십황화 사인입니다. 거꾸로 삼산화 이질소는 N₂O₃입니다. 일부 분자 화합물은 물, 암모니아, 메테인처럼 거의 관용명으로만 알려져 있습니다.

음이온으로부터 만드는 산의 이름

산의 이름은 수소 이온을 제거하고 남은 음이온에서 유래합니다. 음이온이 '~화 이온'이면 산은 '~화 수소산'이라고 부릅니다. HBr(aq)는 브로민화 수소산입니다. 물이 없을 때의 HBr는 브로민화 수소라는 분자성 기체이며, 산의 이름은 수용액을 기술합니다.

산소산에서는 '~산 이온'을 '~산'으로, '아~산 이온'을 '아~산'으로 바꾸고, '과-'나 '차아-'가 있으면 그대로 유지합니다. 산소산의 이름에는 '수소산'이 붙지 않습니다. 질산 이온은 질산 HNO₃가 되고, 아질산 이온은 아질산 HNO₂, 황산 이온은 황산 H₂SO₄, 인산 이온은 인산 H₃PO₄가 됩니다.

풀이 예제: HIO₃의 이름을 붙이고 차아브로민산의 화학식을 씁니다. HIO₃에서 H⁺를 제거하면 IO₃⁻가 남으며, 염소산 이온과의 유추로 아이오딘산 이온입니다. 이 '~산 이온'이 '~산'이 되므로 산은 아이오딘산입니다. 차아브로민산은 '차아-'가 붙은 이름이 차아브로민산 이온 BrO⁻를 가리킵니다. H⁺ 하나가 음전하 하나와 균형을 이루므로 화학식은 HBrO입니다.

수화물: 이름, 화학식, 물의 질량 백분율

수화물은 물 분자가 일정한 비율로 결정에 들어 있는 고체이며, 대개 이온 화합물입니다. 화학식은 가운뎃점 뒤에 물을 나타내고, 이름은 수화물이라는 말 앞에 수 접두어를 붙입니다. CoCl₂·6H₂O는 염화 코발트(II) 육수화물입니다. 수화물을 가열하면 물이 빠져나가 무수 화합물이 남을 수 있습니다.

풀이 예제: CoCl₂·6H₂O의 물의 질량 백분율. 소수 둘째 자리로 반올림한 IUPAC 표준 원자량 Co 58.93, Cl 35.45, H 1.01, O 16.00 g/mol을 씁니다. CoCl₂의 몰 질량은 58.93 + 2(35.45) = 129.83 g/mol입니다. 물은 2(1.01) + 16.00 = 18.02 g/mol이므로 물 여섯 개는 6 × 18.02 = 108.12 g/mol입니다. 수화물의 몰 질량은 129.83 + 108.12 = 237.95 g/mol이고, 물의 질량 백분율은 (108.12 ÷ 237.95) × 100% = 45.44%입니다.

같은 비율로 가열하면 무엇이 남을지 예측할 수 있습니다. 수화물 3.500 g이 물을 모두 잃으면 남는 무수 CoCl₂는 3.500 g × (129.83 ÷ 237.95) = 1.910 g이고, 날아간 물은 3.500 g − 1.910 g = 1.590 g입니다. 시료의 질량과 모든 몰 질량이 최소 네 자리를 가지므로 유효숫자 네 개가 정당합니다.

화학식을 바꾸는 명명 오류

틀린 이름은 틀린 물질이므로, 모든 이름을 점검할 수 있는 화학식으로 취급하십시오. 이온 화합물의 이름을 붙인 뒤에는 그 이름으로 화학식을 다시 만들어 양전하와 음전하의 합이 0인지 확인하십시오. 분자 화합물의 이름을 붙인 뒤에는 각 접두어가 첨자와 일치하는지 확인하십시오.

다음 오류를 먼저 살펴보십시오.

• MgCl₂를 이염화 마그네슘이라고 하는 것처럼 이온 화합물의 이름에 접두어를 쓰는 것. 올바른 이름은 염화 마그네슘입니다.
• 로마 숫자를 첨자로 읽는 것. 산화 철(III)은 Fe₃O가 아니라 Fe₂O₃입니다.
• 전하가 변하는 금속에 숫자를 빼먹거나 나트륨이나 칼슘에 붙이는 것.
• 황화 이온(S²⁻), 아황산 이온(SO₃²⁻), 황산 이온(SO₄²⁻)을 혼동하는 것.
• 산소산에 '수소산'을 붙이는 것. 황화 수소산은 H₂S(aq)이고 H₂SO₄는 황산입니다.
• 수은(I)이 Hg₂²⁺ 단위로 존재한다는 점을 놓치는 것. 염화 수은(I)은 Hg₂Cl₂입니다.