Nazewnictwo związków chemicznych: jonowych, cząsteczkowych, kwasów i hydratów

Wybór systemu nazewnictwa na podstawie wzoru

Zanim spróbujesz nazwać związek, spójrz, co zawiera wzór. Związki jonowe są utrzymywane razem przez ładunki, więc ich nazwy podają jony, a liczenie pozostawiają bilansowi ładunku. Związki cząsteczkowe nie mają ładunków jonowych do zbilansowania, więc ich nazwy muszą podawać liczbę każdego atomu za pomocą greckich przedrostków. Kwasy mają własne nazwy, ponieważ nazywa się je według zachowania w wodzie.

Przeczytaj każdy wzór według poniższej listy kontrolnej, po kolei, i zatrzymaj się na pierwszym dopasowaniu.

• Wzór z kropką i wodą, taki jak ·5H₂O: hydrat. Nazwij związek, a potem dodaj określenie hydratu.
• Wzór zaczynający się od H i zapisany jako roztwór wodny, (aq): kwas.
• Metal lub jon amonowy NH₄⁺ połączony z niemetalami: związek jonowy.
• Same niemetale, bez amonu: związek cząsteczkowy nazywany za pomocą przedrostków.

Nazwy jonowe i liczby Stocka dla zmiennych ładunków

Nazwij najpierw anion, a potem kation w dopełniaczu. Anion jednoatomowy przyjmuje rdzeń nazwy pierwiastka z końcówką -ek (chlorek, tlenek, azotek), a kation jednoatomowy zachowuje nazwę pierwiastka (sodu, wapnia). Nazwy jonowe nigdy nie używają przedrostków takich jak di- czy tri- do liczenia jonów; indeksy dolne wynikają z ładunków, więc ich podawanie byłoby zbędne.

Wiele metali, zwłaszcza metale przejściowe oraz cyna i ołów, tworzy więcej niż jeden kation. Dla nich system Stocka podaje stopień utlenienia metalu, który dla kationu jednoatomowego równa się jego ładunkowi, cyfrą rzymską w nawiasie: żelazo(II) to Fe²⁺, a żelazo(III) to Fe³⁺. Metale tylko z jednym typowym ładunkiem nie dostają cyfry: metale 1. grupy (+1), metale 2. grupy (+2), glin (+3), cynk (+2) i srebro (+1).

Przykład rozwiązany: nazwij Co₃(PO₄)₂. Fosforan(V) to PO₄³⁻, więc dwa fosforany niosą 2 × (−3) = −6. Trzy jony kobaltu muszą razem dać +6, więc każdy ma +6 ÷ 3 = +2. Nazwa to fosforan(V) kobaltu(II). Zauważ, że cyfra rzymska to ładunek jednego jonu, a nie indeks dolny.

Przykład rozwiązany w odwrotnym kierunku: zapisz wzór siarczku cyny(IV). Cyna(IV) to Sn⁴⁺, a siarczek to S²⁻. Najmniejszy stosunek liczb całkowitych bilansujący ładunek to jeden Sn⁴⁺ na dwa S²⁻, ponieważ +4 + 2(−2) = 0. Wzór to SnS₂.

Jony wieloatomowe i wzór końcówek -an/-yn

Jon wieloatomowy to grupa atomów połączonych wiązaniami kowalencyjnymi, mająca ładunek całkowity. Zachowuje swoją nazwę i wzór jako jednostka wewnątrz związku jonowego. Gdy wzór wymaga więcej niż jednej kopii jonu wieloatomowego, ujmij go w nawias przed indeksem dolnym: azotan(V) wapnia to Ca(NO₃)₂, a nie CaNO₃₂.

Wiele tlenoanionów tworzy rodziny. Jon na -an ma o jeden tlen więcej niż jon na -yn o tym samym ładunku: siarczan(VI) to SO₄²⁻, a siarczan(IV), czyli siarczyn, to SO₃²⁻. W rodzinie chloru chloran(VII) ma o jeden tlen więcej niż chloran(V), a chloran(I) o jeden tlen mniej niż chloran(III). Dodanie H⁺ do anionu sprawia, że jego ładunek jest o jedną jednostkę mniej ujemny, i dodaje wodór do nazwy. Poniższa lista obejmuje jony, które większość kursów chemii ogólnej oczekuje, że znasz.

• Jon amonowy NH₄⁺, wodorotlenkowy OH⁻, cyjankowy CN⁻, nadtlenkowy O₂²⁻, octanowy CH₃COO⁻.
• Azotan(V) NO₃⁻, azotan(III) (azotyn) NO₂⁻; siarczan(VI) SO₄²⁻, siarczan(IV) (siarczyn) SO₃²⁻, wodorosiarczan(VI) HSO₄⁻.
• Węglan CO₃²⁻, wodorowęglan HCO₃⁻; fosforan(V) PO₄³⁻, wodorofosforan(V) HPO₄²⁻, diwodorofosforan(V) H₂PO₄⁻.
• Chloran(VII) ClO₄⁻, chloran(V) ClO₃⁻, chloran(III) ClO₂⁻, chloran(I) ClO⁻ (tlenoaniony bromu i jodu nazywa się tak samo).
• Manganian(VII) MnO₄⁻, chromian(VI) CrO₄²⁻, dichromian(VI) Cr₂O₇²⁻.

Przedrostki w dwuskładnikowych związkach cząsteczkowych

Dla związku dwóch niemetali najpierw nazywa się pierwiastek bardziej elektroujemny, z końcówką -ek, a po nim drugi pierwiastek w dopełniaczu. Tradycyjne nazwy niektórych związków tlenu z chlorem, bromem i jodem łamią ten wzorzec, wymieniając fluorowiec jako pierwszy, jak w przypadku tlenku dichloru, Cl₂O; zalecenia IUPAC z 2005 roku usuwają ten wyjątek i nazywają ten sam związek dichlorkiem tlenu, OCl₂.

Greckie przedrostki podają liczbę każdego atomu: mono- (1), di- (2), tri- (3), tetra- (4), penta- (5), heksa- (6), hepta- (7), okta- (8), nona- (9) i deka- (10). Przedrostek mono- nigdy nie jest używany przy pierwszym pierwiastku. Większość angielskich podręczników opuszcza końcową samogłoskę przedrostka przed oxide, dając monoxide i pentoxide; zalecenia IUPAC z 2005 roku zachowują samogłoskę z wyjątkiem monoxide, więc zobaczysz też nazwy takie jak dinitrogen pentaoxide.

Przykład rozwiązany: nazwij P₄S₁₀. Oba pierwiastki są niemetalami, więc użyj przedrostków. Siarka jest bardziej elektroujemna, więc jest anionem i wchodzi do nazwy pierwsza, z przedrostkiem deka- i końcówką -ek: dekasiarczek. Fosfor jest w dopełniaczu, z przedrostkiem tetra-: tetrafosforu. Nazwa to dekasiarczek tetrafosforu. W drugą stronę tritlenek diazotu to N₂O₃. Niektóre związki cząsteczkowe są znane niemal wyłącznie pod nazwami zwyczajowymi, takimi jak woda, amoniak i metan.

Nazwy kwasów na podstawie ich anionów

Nazwa kwasu wywodzi się od anionu, który pozostaje po usunięciu jonów wodoru. Jeśli anion kończy się na -ek, kwas nazywa się: rdzeń + -owodorowy: HBr(aq) to kwas bromowodorowy. Bez obecności wody HBr jest cząsteczkowym gazem o nazwie bromowodór; nazwa kwasu opisuje roztwór wodny.

Dla kwasów tlenowych zmień -an na -owy, a -yn na -awy, zachowując stopień utlenienia w nawiasie, który zastępuje przedrostki per- i hypo-. Nazwy kwasów tlenowych nigdy nie mają członu -wodorowy. Azotan(V) daje kwas azotowy(V), HNO₃; azotan(III) daje kwas azotowy(III), HNO₂; siarczan(VI) daje kwas siarkowy(VI), H₂SO₄; fosforan(V) daje kwas fosforowy(V), H₃PO₄.

Przykład rozwiązany: nazwij HIO₃ i zapisz wzór kwasu bromowego(I). Odjęcie H⁺ od HIO₃ zostawia IO₃⁻, jodan(V), przez analogię do chloranu(V). Końcówka -an zmienia się na -owy, więc kwas to kwas jodowy(V). Dla kwasu bromowego(I) stopień utlenienia (I) wskazuje na bromian(I), BrO⁻. Jeden H⁺ równoważy jeden ładunek ujemny, więc wzór to HBrO.

Hydraty: nazwy, wzory i procent wody

Hydrat to substancja stała, zwykle związek jonowy, z cząsteczkami wody wbudowanymi w kryształ w stałym stosunku. Wzór pokazuje wodę po wyśrodkowanej kropce, a nazwa dodaje przedrostek do słowa hydrat: CoCl₂·6H₂O to heksahydrat chlorku kobaltu(II). Ogrzewanie hydratu może wypędzić wodę i zostawić związek bezwodny.

Przykład rozwiązany: procent wody w CoCl₂·6H₂O. Użyj standardowych mas atomowych IUPAC zaokrąglonych do dwóch miejsc dziesiętnych: Co 58.93, Cl 35.45, H 1.01 i O 16.00 g/mol. Masa molowa CoCl₂ wynosi 58.93 + 2(35.45) = 129.83 g/mol. Woda to 2(1.01) + 16.00 = 18.02 g/mol, więc sześć cząsteczek wody to 6 × 18.02 = 108.12 g/mol. Masa molowa hydratu wynosi 129.83 + 108.12 = 237.95 g/mol, a procent masowy wody to (108.12 ÷ 237.95) × 100% = 45.44%.

Ten sam stosunek przewiduje, co powinno zostać po ogrzaniu. Jeśli 3.500 g hydratu traci całą wodę, pozostały bezwodny CoCl₂ ma masę 3.500 g × (129.83 ÷ 237.95) = 1.910 g, a wypędzona woda to 3.500 g − 1.910 g = 1.590 g. Cztery cyfry znaczące są uzasadnione, ponieważ masa próbki i każda masa molowa mają ich co najmniej cztery.

Błędy w nazewnictwie, które zmieniają wzór

Błędna nazwa to błędna substancja, więc traktuj każdą nazwę jak wzór, który możesz sprawdzić. Po nazwaniu związku jonowego odbuduj wzór z nazwy i potwierdź, że ładunki dodatnie i ujemne sumują się do zera. Po nazwaniu związku cząsteczkowego potwierdź, że każdy przedrostek odpowiada indeksowi dolnemu.

Oto błędy, których należy szukać w pierwszej kolejności.

• Używanie przedrostków w nazwach jonowych, na przykład nazwanie MgCl₂ dichlorkiem magnezu. Poprawna nazwa to chlorek magnezu.
• Odczytywanie cyfry rzymskiej jako indeksu dolnego. Tlenek żelaza(III) to Fe₂O₃, a nie Fe₃O.
• Pominięcie cyfry dla metalu o zmiennym ładunku albo dodanie jej dla sodu lub wapnia.
• Mylenie siarczku (S²⁻), siarczanu(IV) (SO₃²⁻) i siarczanu(VI) (SO₄²⁻).
• Dodawanie członu -wodorowy do kwasu tlenowego. Kwas siarkowodorowy to H₂S(aq); H₂SO₄ to kwas siarkowy(VI).
• Niezauważenie, że rtęć(I) występuje jako jednostka Hg₂²⁺, więc chlorek rtęci(I) to Hg₂Cl₂.