Назви хімічних сполук: йонні, молекулярні, кислоти та кристалогідрати

Вибір системи називання за формулою

Подивіться, що містить формула, перш ніж намагатися назвати її. Йонні сполуки тримаються зарядами, тому їхні назви повідомляють про йони, а лічбу лишають зарядовому балансу. Молекулярні сполуки не мають йонних зарядів для балансу, тож їхні назви мусять вказувати кількість кожного атома грецькими префіксами. Кислоти мають власні назви, бо їх називають за поведінкою у воді.

Прочитайте кожну формулу за наведеним нижче переліком, по порядку, і зупиніться на першому збігу.

• Формула, за якою йде крапка й вода, як-от ·5H₂O: кристалогідрат. Назвіть сполуку, а потім додайте термін кристалогідрату.
• Формула, що починається з H і записана як водний розчин, (aq): кислота.
• Метал або йон амонію NH₄⁺ у поєднанні з неметалами: йонна сполука.
• Лише неметали, без амонію: молекулярна сполука, що називається з префіксами.

Йонні назви та числа Штока для змінних зарядів

Спершу називайте катіон, потім аніон. Одноатомний катіон зберігає назву елемента (натрій, кальцій), а одноатомний аніон бере корінь назви елемента плюс -ид (хлорид, оксид, нітрид). Йонні назви ніколи не використовують префікси на кшталт ди- чи три- для лічби йонів; індекси випливають із зарядів, тому їх вказувати було б зайвим.

Багато металів, особливо перехідні, а також олово й свинець, утворюють більше ніж один катіон. Для них система Штока ставить ступінь окиснення металу, який для одноатомного катіона дорівнює його заряду, римськими цифрами в дужках: ферум(II) — це Fe²⁺, а ферум(III) — Fe³⁺. Метали з лише одним поширеним зарядом цифри не мають: метали групи 1 (+1), метали групи 2 (+2), алюміній (+3), цинк (+2) і аргентум (+1).

Розв’язаний приклад: назвіть Co₃(PO₄)₂. Фосфат — це PO₄³⁻, тож два фосфати несуть 2 × (−3) = −6. Три йони кобальту мають у сумі давати +6, тож кожен дорівнює +6 ÷ 3 = +2. Назва — кобальт(II) фосфат. Зверніть увагу: римська цифра — це заряд одного йона, а не індекс.

Розв’язаний приклад у зворотному напрямку: запишіть формулу станум(IV) сульфіду. Станум(IV) — це Sn⁴⁺, а сульфід — S²⁻. Найменше цілочислове відношення, що зрівнює заряд, — один Sn⁴⁺ на два S²⁻, бо +4 + 2(−2) = 0. Формула — SnS₂.

Багатоатомні йони та закономірність -ат/-іт

Багатоатомний йон — це група ковалентно зв’язаних атомів із загальним зарядом. Він зберігає свою назву й формулу як єдине ціле всередині йонної сполуки. Коли формула потребує більше ніж однієї копії багатоатомного йона, візьміть його в дужки перед індексом: кальцій нітрат — це Ca(NO₃)₂, а не CaNO₃₂.

Багато оксоаніонів утворюють родини. Йон на -ат має на один Оксиген більше, ніж йон на -іт з тим самим зарядом: сульфат — це SO₄²⁻, а сульфіт — SO₃²⁻. Для родини Хлору префікс пер- додає ще один Оксиген порівняно з -ат, а гіпо- віднімає ще один порівняно з -іт. Додавання H⁺ до аніона робить його заряд на одиницю менш від’ємним і додає «гідроген» до назви. Перелік нижче охоплює йони, які від вас очікує більшість курсів загальної хімії.

• Амоній NH₄⁺, гідроксид OH⁻, ціанід CN⁻, пероксид O₂²⁻, ацетат CH₃COO⁻.
• Нітрат NO₃⁻, нітрит NO₂⁻; сульфат SO₄²⁻, сульфіт SO₃²⁻, гідрогенсульфат HSO₄⁻.
• Карбонат CO₃²⁻, гідрогенкарбонат HCO₃⁻; фосфат PO₄³⁻, гідрогенфосфат HPO₄²⁻, дигідрогенфосфат H₂PO₄⁻.
• Перхлорат ClO₄⁻, хлорат ClO₃⁻, хлорит ClO₂⁻, гіпохлорит ClO⁻ (оксоаніони брому й йоду називають так само).
• Перманганат MnO₄⁻, хромат CrO₄²⁻, дихромат Cr₂O₇²⁻.

Префікси для бінарних молекулярних сполук

Для сполуки двох неметалів елемент, розташований лівіше в періодичній таблиці, зазвичай називають першим; якщо обидва з однієї групи, першим іде нижчий. Другий елемент отримує закінчення -ид. Традиційні назви деяких сполук Оксигену з хлором, бромом і йодом порушують цю схему, називаючи галоген першим, як-от дихлор монооксид, Cl₂O; рекомендації IUPAC 2005 року усувають цей виняток і називають ту саму сполуку оксиген дихлорид, OCl₂.

Грецькі префікси вказують кількість кожного атома: моно- (1), ди- (2), три- (3), тетра- (4), пента- (5), гекса- (6), гепта- (7), окта- (8), нона- (9) і дека- (10). Префікс моно- ніколи не вживають для першого елемента. Більшість підручників опускають кінцеву голосну префікса перед словом «оксид», отримуючи «моноксид» і «пентоксид»; рекомендації IUPAC 2005 року зберігають голосну, окрім моноксиду, тож вам траплятимуться й назви на кшталт «динітроген пентаоксид».

Розв’язаний приклад: назвіть P₄S₁₀. Обидва елементи неметали, тож використовуйте префікси. Фосфор лівіше, тому він іде першим: тетрафосфор. Сульфур отримує дека- і закінчення -ид: декасульфід. Назва — тетрафосфор декасульфід. У зворотному напрямку динітроген триоксид — це N₂O₃. Деякі молекулярні сполуки відомі майже лише за звичайними назвами, як-от вода, аміак і метан.

Назви кислот за їхніми аніонами

Назву кислоти утворюють від аніона, що лишається після видалення йонів гідрогену. Якщо аніон закінчується на -ид, кислоту називають за коренем із закінченням -идна: HBr(aq) — бромідна кислота. Без води HBr — молекулярний газ із назвою гідроген бромід; назва кислоти описує водний розчин.

Для оксокислот змініть -ат на -атна, а -іт на -ітна й збережіть будь-який префікс пер- чи гіпо-. Назви оксокислот не мають відповідника безоксигенних назв. Нітрат дає нітратну кислоту, HNO₃; нітрит дає нітритну кислоту, HNO₂; сульфат дає сульфатну кислоту, H₂SO₄; фосфат дає ортофосфатну кислоту, H₃PO₄.

Розв’язаний приклад: назвіть HIO₃ і запишіть формулу гіпобромітної кислоти. Видалення H⁺ з HIO₃ лишає IO₃⁻, йодат, за аналогією з хлоратом. Закінчення -ат стає -атна, тож кислота — йодатна. Для гіпобромітної кислоти закінчення -ітна й префікс гіпо- вказують на гіпобромит, BrO⁻. Один H⁺ врівноважує один від’ємний заряд, тож формула — HBrO.

Кристалогідрати: назви, формули та відсоток води

Кристалогідрат — це тверда речовина, зазвичай йонна сполука, у кристал якої вбудовані молекули води у сталому відношенні. Формула показує воду після центрованої крапки, а назва додає префікс до слова «гідрат»: CoCl₂·6H₂O — це кобальт(II) хлорид гексагідрат. Нагрівання кристалогідрату може вигнати воду й лишити безводну сполуку.

Розв’язаний приклад: відсоток води в CoCl₂·6H₂O. Використайте стандартні атомні маси IUPAC, округлені до двох десяткових розрядів: Co 58.93, Cl 35.45, H 1.01 і O 16.00 g/mol. Молярна маса CoCl₂ дорівнює 58.93 + 2(35.45) = 129.83 g/mol. Вода має 2(1.01) + 16.00 = 18.02 g/mol, тож шість молекул води — це 6 × 18.02 = 108.12 g/mol. Молярна маса кристалогідрату — 129.83 + 108.12 = 237.95 g/mol, а масова частка води у відсотках дорівнює (108.12 ÷ 237.95) × 100% = 45.44%.

Те саме відношення передбачає, що має лишитися після нагрівання. Якщо 3.500 g кристалогідрату втрачає всю воду, безводного CoCl₂ лишається 3.500 g × (129.83 ÷ 237.95) = 1.910 g, а вигнана вода становить 3.500 g − 1.910 g = 1.590 g. Чотири значущі цифри виправдані, бо маса зразка й кожна молярна маса мають щонайменше чотири.

Помилки в назвах, що змінюють формулу

Хибна назва — це хибна речовина, тому сприймайте кожну назву як формулу, яку можна перевірити. Назвавши йонну сполуку, відновіть формулу з вашої назви й переконайтеся, що додатні й від’ємні заряди в сумі дають нуль. Назвавши молекулярну сполуку, переконайтеся, що кожен префікс відповідає індексу.

Наведені нижче помилки варто шукати насамперед.

• Використання префіксів у йонних назвах, як-от називання MgCl₂ магній дихлоридом. Правильна назва — магній хлорид.
• Читання римської цифри як індексу. Ферум(III) оксид — це Fe₂O₃, а не Fe₃O.
• Пропуск цифри для металу зі змінним зарядом або додавання її для натрію чи кальцію.
• Плутанина між сульфідом (S²⁻), сульфітом (SO₃²⁻) і сульфатом (SO₄²⁻).
• Називання оксокислоти за зразком безоксигенних кислот. Сульфідна кислота — це H₂S(aq); H₂SO₄ — сульфатна кислота.
• Невраховування того, що меркурій(I) існує як одиниця Hg₂²⁺, тому меркурій(I) хлорид — це Hg₂Cl₂.