Chemische verbindingen benoemen: ionaire verbindingen, moleculaire verbindingen, zuren en hydraten

Het benoemingssysteem kiezen op basis van de formule

Kijk wat de formule bevat voordat je haar probeert te benoemen. Ionaire verbindingen worden door ladingen bij elkaar gehouden, dus hun namen geven de ionen weer en laten het tellen over aan de ladingsbalans. Moleculaire verbindingen hebben geen ionaire ladingen om te balanceren, dus hun namen moeten het aantal van elk atoom aangeven met Griekse voorvoegsels. Zuren hebben eigen namen omdat ze worden benoemd naar hoe ze zich in water gedragen.

Lees elke formule langs de onderstaande controlelijst, in volgorde, en stop bij de eerste treffer.

• Formule gevolgd door een punt en water, zoals ·5H₂O: een hydraat. Benoem de verbinding en voeg dan de term voor het hydraat toe.
• Formule die met H begint en is geschreven als waterige oplossing, (aq): een zuur.
• Een metaal, of het ammoniumion NH₄⁺, gecombineerd met niet-metalen: een ionaire verbinding.
• Alleen niet-metalen, zonder ammonium: een moleculaire verbinding die met voorvoegsels wordt benoemd.

Ionaire namen en Stock-getallen voor variabele ladingen

Benoem eerst het kation en dan het anion. Een eenatomig kation behoudt de elementnaam (natrium, calcium), en een eenatomig anion neemt de stam van de elementnaam plus -ide (chloride, oxide, nitride). Ionaire namen gebruiken nooit voorvoegsels zoals di- of tri- om de ionen te tellen; de indices volgen uit de ladingen, dus ze noemen zou overbodig zijn.

Veel metalen, vooral overgangsmetalen en tin en lood, vormen meer dan één kation. Hiervoor zet het Stock-systeem het oxidatiegetal van het metaal, dat bij een eenatomig kation gelijk is aan de lading, tussen haakjes in Romeinse cijfers: ijzer(II) is Fe²⁺ en ijzer(III) is Fe³⁺. Metalen met maar één gangbare lading krijgen geen cijfer: metalen van groep 1 (+1), metalen van groep 2 (+2), aluminium (+3), zink (+2) en zilver (+1).

Uitgewerkt voorbeeld: benoem Co₃(PO₄)₂. Fosfaat is PO₄³⁻, dus twee fosfaten dragen 2 × (−3) = −6. De drie kobaltionen moeten samen +6 zijn, dus elk is +6 ÷ 3 = +2. De naam is kobalt(II)fosfaat. Let op dat het Romeinse cijfer de lading van één ion is, niet de index.

Uitgewerkt voorbeeld omgekeerd: schrijf de formule van tin(IV)sulfide. Tin(IV) is Sn⁴⁺ en sulfide is S²⁻. De kleinste verhouding in gehele getallen die de lading laat kloppen is één Sn⁴⁺ voor elke twee S²⁻, omdat +4 + 2(−2) = 0. De formule is SnS₂.

Meeratomige ionen en het patroon -aat/-iet

Een meeratomig ion is een groep covalent gebonden atomen met een totale lading. Het behoudt zijn naam en formule als eenheid binnen een ionaire verbinding. Wanneer een formule meer dan één exemplaar van een meeratomig ion nodig heeft, zet het dan tussen haakjes vóór de index: calciumnitraat is Ca(NO₃)₂, niet CaNO₃₂.

Veel zuurstofanionen komen in families voor. Het -aat-ion heeft één zuurstof meer dan het -iet-ion met dezelfde lading: sulfaat is SO₄²⁻ en sulfiet is SO₃²⁻. In de chloorfamilie voegt per- één zuurstof meer toe dan -aat, en haalt hypo- er één meer weg dan -iet. Het toevoegen van H⁺ aan een anion maakt de lading één eenheid minder negatief en voegt waterstof aan de naam toe. De onderstaande lijst dekt de ionen die de meeste cursussen algemene scheikunde van je verwachten.

• Ammonium NH₄⁺, hydroxide OH⁻, cyanide CN⁻, peroxide O₂²⁻, acetaat CH₃COO⁻.
• Nitraat NO₃⁻, nitriet NO₂⁻; sulfaat SO₄²⁻, sulfiet SO₃²⁻, waterstofsulfaat HSO₄⁻.
• Carbonaat CO₃²⁻, waterstofcarbonaat HCO₃⁻; fosfaat PO₄³⁻, waterstoffosfaat HPO₄²⁻, dihydrogenfosfaat H₂PO₄⁻.
• Perchloraat ClO₄⁻, chloraat ClO₃⁻, chloriet ClO₂⁻, hypochloriet ClO⁻ (zuurstofanionen van broom en jood worden op dezelfde manier benoemd).
• Permanganaat MnO₄⁻, chromaat CrO₄²⁻, dichromaat Cr₂O₇²⁻.

Voorvoegsels voor binaire moleculaire verbindingen

Bij een verbinding van twee niet-metalen wordt het element dat in het periodiek systeem verder naar links staat over het algemeen eerst genoemd; als beide in dezelfde groep staan, komt het onderste eerst. Het tweede element krijgt de uitgang -ide. Traditionele namen voor enkele verbindingen van zuurstof met chloor, broom en jood doorbreken dit patroon door het halogeen eerst te noemen, zoals in dichloormonoxide, Cl₂O; de IUPAC-aanbevelingen van 2005 schaffen deze uitzondering af en noemen dezelfde verbinding zuurstofdichloride, OCl₂.

Griekse voorvoegsels geven het aantal van elk atoom: mono- (1), di- (2), tri- (3), tetra- (4), penta- (5), hexa- (6), hepta- (7), octa- (8), nona- (9) en deca- (10). Mono- wordt nooit bij het eerste element gebruikt. Veel studieboeken laten de laatste a of o van een voorvoegsel vóór oxide weg, wat monoxide en pentoxide geeft; de IUPAC-aanbevelingen van 2005 behouden de klinker behalve bij monoxide, dus je ziet ook namen als distikstofpentaoxide.

Uitgewerkt voorbeeld: benoem P₄S₁₀. Beide elementen zijn niet-metalen, dus gebruik voorvoegsels. Fosfor staat verder naar links en komt dus eerst: tetrafosfor. Zwavel krijgt deca- en de uitgang -ide: decasulfide. De naam is tetrafosfordecasulfide. Omgekeerd is distikstoftrioxide N₂O₃. Sommige moleculaire verbindingen kent men bijna alleen onder triviale namen, zoals water, ammoniak en methaan.

Zuurnamen afgeleid van hun anionen

De naam van een zuur is afgeleid van het anion dat overblijft nadat de waterstofionen zijn verwijderd. Als het anion op -ide eindigt, is het zuur de stam van het anion gevolgd door -waterstofzuur: HBr(aq) is broomwaterstofzuur. Zonder water is HBr een moleculair gas dat waterstofbromide heet; de zuurnaam beschrijft de waterige oplossing.

Bij zuurstofzuren verandert -aat in -zuur en -iet in -igzuur, en blijft een eventueel per- of hypo- behouden. Namen van zuurstofzuren krijgen nooit de uitgang -waterstofzuur. Nitraat geeft salpeterzuur, HNO₃; nitriet geeft salpeterigzuur, HNO₂; sulfaat geeft zwavelzuur, H₂SO₄; fosfaat geeft fosforzuur, H₃PO₄.

Uitgewerkt voorbeeld: benoem HIO₃ en schrijf de formule van hypobromigzuur. Als je H⁺ van HIO₃ haalt, blijft IO₃⁻ over, jodaat, naar analogie met chloraat. De uitgang -aat wordt -zuur, dus het zuur is joodzuur. Bij hypobromigzuur wijzen de uitgang -igzuur en het voorvoegsel hypo- naar hypobromiet, BrO⁻. Eén H⁺ compenseert één negatieve lading, dus de formule is HBrO.

Hydraten: namen, formules en massapercentage water

Een hydraat is een vaste stof, meestal een ionaire verbinding, met watermoleculen in een vaste verhouding in het kristal ingebouwd. De formule toont het water na een gecentreerde punt, en de naam voegt een voorvoegsel toe aan het woord hydraat: CoCl₂·6H₂O is kobalt(II)chloridehexahydraat. Het verhitten van een hydraat kan het water verdrijven en de watervrije verbinding achterlaten.

Uitgewerkt voorbeeld: massapercentage water in CoCl₂·6H₂O. Gebruik de standaard atoomgewichten van IUPAC, afgerond op twee decimalen: Co 58.93, Cl 35.45, H 1.01 en O 16.00 g/mol. De molaire massa van CoCl₂ is 58.93 + 2(35.45) = 129.83 g/mol. Water is 2(1.01) + 16.00 = 18.02 g/mol, dus zes watermoleculen zijn 6 × 18.02 = 108.12 g/mol. De molaire massa van het hydraat is 129.83 + 108.12 = 237.95 g/mol, en het massapercentage water is (108.12 ÷ 237.95) × 100% = 45.44%.

Dezelfde verhouding voorspelt wat verhitten moet achterlaten. Als 3.500 g van het hydraat al zijn water verliest, is het resterende watervrije CoCl₂ gelijk aan 3.500 g × (129.83 ÷ 237.95) = 1.910 g, en het verdreven water is 3.500 g − 1.910 g = 1.590 g. Vier significante cijfers zijn gerechtvaardigd omdat de monstermassa en elke molaire massa er minstens vier hebben.

Benoemingsfouten die de formule veranderen

Een verkeerde naam is een verkeerde stof, dus behandel elke naam als een formule die je kunt controleren. Bouw na het benoemen van een ionaire verbinding de formule opnieuw op uit je naam en bevestig dat de positieve en negatieve ladingen optellen tot nul. Bevestig na het benoemen van een moleculaire verbinding dat elk voorvoegsel overeenkomt met een index.

De volgende fouten zijn de eerste waarop je moet letten.

• Voorvoegsels gebruiken in ionaire namen, zoals MgCl₂ magnesiumdichloride noemen. De juiste naam is magnesiumchloride.
• Het Romeinse cijfer als index lezen. IJzer(III)oxide is Fe₂O₃, niet Fe₃O.
• Het cijfer weglaten voor een metaal met variabele lading, of er een toevoegen voor natrium of calcium.
• Sulfide (S²⁻), sulfiet (SO₃²⁻) en sulfaat (SO₄²⁻) verwarren.
• De uitgang -waterstofzuur gebruiken voor een zuurstofzuur. Zwavelwaterstofzuur is H₂S(aq); H₂SO₄ is zwavelzuur.
• Over het hoofd zien dat kwik(I) bestaat als de Hg₂²⁺-eenheid, zodat kwik(I)chloride Hg₂Cl₂ is.