Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

2.7: Хімічна номенклатура

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    22525

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Цілі навчання
    • Вивести назви поширених типів неорганічних сполук за допомогою системного підходу.
    • Опишіть, як назвати бінарні ковалентні сполуки, включаючи кислоти та оксикислоти.

    Номенклатура, збірник правил іменування речей, важлива в науці і в багатьох інших ситуаціях. Цей модуль описує підхід, який використовується для назви простих іонних і молекулярних сполук, таких як NaCl, CaCo 3 і N 2 O 4. Найпростішими з них є бінарні сполуки, ті, що містять лише два елементи, але ми також розглянемо, як назвати іонні сполуки, що містять багатоатомні іони, і один специфічний, дуже важливий клас сполук, відомий як кислоти (наступні глави в цьому тексті будуть присвячені цим з'єднань дуже докладно). Ми обмежимо нашу увагу тут неорганічними сполуками, сполуками, які складаються головним чином з елементів, відмінних від вуглецю, і будемо слідувати рекомендаціям номенклатури, запропонованим IUPAC. Правила для органічних сполук, в яких вуглець є основним елементом, будуть розглянуті в наступному розділі про органічну хімію.

    Іонні сполуки

    Щоб назвати неорганічне з'єднання, потрібно розглянути відповіді на кілька питань. По-перше, це з'єднання іонне або молекулярне? Якщо з'єднання іонне, чи утворює метал іони тільки одного типу (фіксований заряд) або більше одного типу (змінний заряд)? Чи є іони одноатомними або багатоатомними? Якщо з'єднання молекулярне, чи містить водень? Якщо так, то чи містить він також кисень? З відповідей, які ми отримуємо, ми поміщаємо сполуку у відповідну категорію, а потім називаємо її відповідно. Почнемо з правил номенклатури іонних сполук.

    Сполуки, що містять тільки моноатомні іони

    Назва бінарної сполуки, що містить одноатомні іони, складається з назви катіону (назва металу), за яким слідує назва аніона (назва неметалічного елемента з його закінченням замінено на суфікс — язь). Деякі приклади наведені в табл\(\PageIndex{2}\).

    Таблиця\(\PageIndex{1}\): Назви деяких іонних сполук
    NaCl, хлорид натрію Na 2 O, оксид натрію
    KBr, бромід калію CdS, сульфід кадмію
    CaI 2, йодид кальцію Mg 3 N 2, нітрид магнію
    CF, фторид цезію Ca 3 P 2, фосфід кальцію
    LiCl, хлорид літію Al 4 C 3, карбід алюмінію

     

    Сполуки, що містять багатоатомні іони

    Сполуки, що містять багатоатомні іони, називаються аналогічно тим, що містять тільки одноатомні іони, за винятком того, що немає необхідності міняти на закінчення — ide, так як суфікс вже присутній в назві аніона. Приклади наведені в табл\(\PageIndex{2}\).

    CL, хлорид амонію, C a S O індекс 4 сульфат кальцію, і M g індексу 3 (P O індексу 4) індекс 2 фосфат магнію.» data-quil-id = «54" data-mt-width="1246">

    Таблиця\(\PageIndex{2}\): Назви деяких багатоатомних іонних сполук
    КС 2 Н 3 О 2, ацетат калію (NH 4) Cl, хлорид амонію
    NaHCO 3, бікарбонат натрію CaSO 4, сульфат кальцію
    Al 2 (CO 3) 3, карбонат алюмінію Mg 3 (PO 4) 2, фосфат магнію
    Іонні сполуки у ваших шафах

    Кожен день ви стикаєтеся і використовуєте велику кількість іонних сполук. Деякі з цих сполук, де вони знаходяться, і для чого вони використовуються, наведені в табл\(\PageIndex{3}\). Подивіться на етикетку або список інгредієнтів на різних продуктах, які ви використовуєте протягом наступних кількох днів, і подивіться, якщо ви зіткнулися з будь-яким з тих, хто в цій таблиці, або знайти інші іонні сполуки, які ви могли б тепер назвати або написати як формулу.

    Таблиця\(\PageIndex{3}\): Щоденні іонні сполуки
    Іонна сполука Ім'я Використовувати
    NaCl хлорид натрію звичайна кухонна сіль
    KI йодид калію додається в «йодовану» сіль для здоров'я щитовидної залози
    NaF фторид натрію інгредієнт зубної пасти
    НаХСО 3 бікарбонат натрію харчова сода; використовується в кулінарії (і в антацидах)
    Na 2 СО 3 карбонат натрію пральна сода; використовується в миючих засобах
    NaoCl гіпохлорит натрію діюча речовина в побутовому відбілювачі
    СаКо 3 карбонат кальцію інгредієнт антацидів
    Мг (ОН) 2 гідроксид магнію інгредієнт антацидів
    Аль (ОН) 3 гідроксид алюмінію інгредієнт антацидів
    NaOH гідроксид натрію луг; використовується як очищувач зливу
    К 3 ПО 4 фосфат калію харчова добавка (багато цілей)
    МГСО 4 сульфат магнію додається в очищену воду
    Na 2 ГПО 4 гідрофосфат натрію засіб проти злежування; використовується в порошкоподібних продуктах
    Na 2 СО 3 сульфіт натрію запобіжний засіб

    Сполуки, що містять іон металу зі змінним зарядом

    Велика частина перехідних металів може утворювати два і більше катіонів з різними зарядами. Сполуки цих металів з неметалами називаються тим же методом, що і сполуки першої категорії, за винятком того, що заряд іона металу задається римською цифрою в дужках після назви металу. Заряд іона металу визначається за формулою з'єднання і заряду аніона. Для прикладу розглянемо бінарні іонні сполуки заліза і хлору. Залізо зазвичай демонструє заряд або 2+, або 3+, а дві відповідні сполукові формули - це FeCl 2 та FeCl 3. Найпростіша назва, «хлорид заліза», буде, в даному випадку, неоднозначним, так як не розрізняє ці два сполуки. У подібних випадках заряд іона металу включається у вигляді римської цифри в дужках відразу після назви металу. Ці дві сполуки тоді однозначно називаються хлоридом заліза (II) та хлоридом заліза (III) відповідно. Інші приклади наведені в табл\(\PageIndex{4}\).

    Таблиця\(\PageIndex{4}\): Назви деяких іонних сполук перехідних металів
    Іонна сполука перехідного металу Ім'я
    FeCl 3 хлорид заліза (III)
    Рт.ст. 2 О оксид ртуті (I)
    Го оксид ртуті (II)
    Куб 3 (РО 42) фосфат міді (II)

    Застаріла номенклатура використовувала суфікси - ic і - ous для позначення металів з вищими і нижчими зарядами відповідно: хлорид заліза (III), FeCl 3, раніше називався хлоридом заліза, а хлорид заліза (II), FeCl 2, був відомий як хлорид заліза. Хоча ця конвенція про іменування значною мірою була відмовлена науковою спільнотою, вона залишається у використанні деякими сегментами промисловості. Наприклад, ви можете побачити слова фторид олова на тюбику зубної пасти. Це являє собою формулу SnF 2, яку правильніше назвати фторидом олова (II). Інший фтор олова - SnF 4, який раніше називався фторидом олова, але тепер його називають фторидом олова (IV).

    Приклад\(\PageIndex{1}\): Naming Ionic Compounds

    Назвіть такі іонні сполуки, які містять метал, який може мати більше одного іонного заряду:

    1. Фе 2 С 3
    2. Виклик
    3. GaN
    4. CrCl 3
    5. Ti 2 (СО 43)
    Рішення

    Аніони в цих сполуках мають фіксований негативний заряд (S 2−, Se 2 −, N 3−, Cl − і\(\ce{SO4^2-}\)), і сполуки повинні бути нейтральними. Оскільки загальна кількість позитивних зарядів у кожній сполуці має дорівнювати загальній кількості негативних зарядів, позитивними іонами повинні бути Fe 3 +, Cu 2 +, Ga 3 +, Cr 3 +, Ti 3 + . Ці заряди використовуються в назвах іонів металів:

    1. сульфід заліза (III)
    2. селенід міді (II)
    3. нітрид галію (III)
    4. хлорид хрому (III)
    5. сульфат титану (III)
    Вправа\(\PageIndex{1}\)

    Напишіть формули наступних іонних сполук:

    1. фосфід хрому (III)
    2. сульфід ртуті (II)
    3. марганець (II) фосфат
    4. оксид міді (I)
    5. фторид хрому (VI)
    Відповідь на

    CrP

    Відповідь б

    ГГ

    Відповідь c

    Мн 3 (РО 42)

    Відповідь d

    Куб 2 О

    Відповідь e

    CrF 6

    Ерін Брокович та забруднення хромом

    На початку 1990-х років юридичний клерк Ерін Брокович (рис.\(\PageIndex{2}\)) виявила високий рівень серйозних захворювань у невеликому містечку Хінклі, штат Каліфорнія. Її дослідження врешті-решт пов'язувало хвороби з підземними водами, забрудненими Cr (VI), що використовуються Pacific Gas & Electric (PG&E) для боротьби з корозією в сусідньому газопроводі. Як театралізована у фільмі Ерін Брокович (за яку Джулія Робертс отримала «Оскар»), Ерін і адвокат Едвард Масрі подали до суду на PG&E за забруднення води поблизу Хінклі в 1993 році. Угода, яку вони виграли в 1996 році - 333 мільйони доларів - була найбільшою сумою, коли-небудь присудженою за позов про прямі дії в США на той час.

    альт
    Малюнок \(\PageIndex{2}\): (а) Ерін Брокович виявила, що Cr (VI), який використовується PG&E, забруднив водопостачання Хінклі, штат Каліфорнія. (b) Іон Cr (VI) часто присутній у воді як хромат багатоатомних іонів\(\ce{CrO4^2-}\) (зліва) та дихромат\(\ce{Cr2O7^2-}\) (праворуч).

    Сполуки хрому широко використовуються в промисловості, наприклад, для хромування, у виробництві барвників, як консерванти, а також для запобігання корозії у воді градирні, як це сталося поблизу Хінклі. У навколишньому середовищі хром існує переважно у формах Cr (III) або Cr (VI). Cr (III), інгредієнт багатьох вітамінних і харчових добавок, утворює сполуки, які не дуже розчинні у воді, і він має низьку токсичність. Cr (VI), з іншого боку, набагато більш токсичний і утворює сполуки, які розумно розчинні у воді. Вплив невеликої кількості Cr (VI) може призвести до пошкодження дихальної, шлунково-кишкової та імунної систем, а також нирок, печінки, крові та шкіри.

    Незважаючи на зусилля з очищення, забруднення підземних вод Cr (VI) залишається проблемою в Хінклі та інших місцях по всьому світу. Дослідження 2010 року, проведене Робочою групою з питань навколишнього середовища, показало, що з 35 міст США, випробуваних, 31 мав вищий рівень Cr (VI) у водопровідній воді, ніж мета охорони здоров'я в 0,02 частини на мільярд, встановлена Каліфорнійським агентством з охорони навколишнього середовища.

     

    Молекулярні (ковалентні) сполуки

    Характеристики зв'язку неорганічних молекулярних сполук відрізняються від іонних сполук, і вони називаються також за допомогою іншої системи. Заряди катіонів і аніонів диктують свої співвідношення в іонних сполуках, тому уточнення назв іонів дає достатню інформацію для визначення хімічних формул. Однак, оскільки ковалентний зв'язок дозволяє суттєво змінювати співвідношення комбінацій атомів у молекулі, назви молекулярних сполук повинні явно ідентифікувати ці співвідношення.

    Сполуки, що складаються з двох елементів

    Коли два неметалічні елементи утворюють молекулярну сполуку, часто можливі кілька поєднаних співвідношень. Наприклад, вуглець і кисень можуть утворювати сполуки СО і СО 2. Оскільки це різні речовини з різними властивостями, вони обидва не можуть мати однакову назву (їх обох не можна назвати оксидом вуглецю). Щоб розібратися з цією ситуацією, ми використовуємо метод іменування, який дещо схожий на той, який використовується для іонних сполук, але з доданими префіксами для вказівки чисел атомів кожного елемента. Спочатку вказується назва більш металевого елемента (ліворуч та/або знизу таблиці Менделєєва), за ним йде назва більш неметалічного елемента (того, що далі праворуч і/або зверху) з його закінченням змінено на суфікс — язь. Числа атомів кожного елемента позначаються грецькими приставками, наведеними в табл\(\PageIndex{5}\).

    Таблиця\(\PageIndex{5}\): Номенклатурні префікси
    Число Префікс   Число Префікс
    1 (іноді опускається) моно-   6 гекса-
    2 ді- 7 гепта-
    3 три- 8 окта-
    4 тетра- 9 нона-
    5 пента- 10 дека-

    Коли присутній тільки один атом першого елемента, префікс mono - зазвичай видаляється з цієї частини. Таким чином,\(\ce{CO}\) називається чадний газ, і\(\ce{CO2}\) називається вуглекислим газом. Коли дві голосні сусідні, а в грецькій префіксі зазвичай скидається. Деякі інші приклади наведені в табл\(\PageIndex{6}\).

    Таблиця\(\PageIndex{6}\): Назви деяких молекулярних сполук, що складаються з двох елементів
    З'єднання Ім'я   З'єднання Ім'я
    ТАК 2 діоксид сірки   BCL 3 трихлорид бору
    ТАК 3 триоксид сірки СФ 6 гексафторид сірки
    НІ 2 діоксид азоту ПФ 5 пентафторид фосфору
    N 2 З 4 тетроксид азоту П 4 З 10 тетрафосфору декаоксид
    N 2 З 5 п'ятиоксид азоту ЯКЩО 7 гептафторид йоду

    Є кілька загальних імен, з якими ви зіткнетеся, продовжуючи вивчення хімії. Наприклад, хоча NO часто називають оксидом азоту, його власна назва - окис азоту. Аналогічно, N 2 O відомий як закис азоту, хоча наші правила вказують назву окису азоту. (А Н 2 О зазвичай називають водою, а не чадним диводнем.) Ви повинні запам'ятовувати загальні назви сполук, коли ви зіткнетеся з ними.

    Приклад\(\PageIndex{2}\): Naming Covalent Compounds

    Назвіть такі ковалентні сполуки:

    1. СФ 6
    2. N 2 З 3
    3. Сл 2 О 7
    4. П 4 З 6
    Рішення

    Оскільки ці сполуки складаються виключно з неметалів, ми використовуємо приставки для позначення кількості атомів кожного елемента:

    1. гексафторид сірки
    2. триоксид азоту
    3. дихлор гептоксид
    4. гексоксид тетрафосфору
    Вправа\(\PageIndex{2}\)

    Напишіть формули для наступних з'єднань:

    1. фосфор пентахлорид
    2. окис азоту
    3. гептафторид йоду
    4. чотирихлористий вуглець
    Відповідь на

    ПКл 5

    Відповідь б

    N 2 О

    Відповідь c

    ЯКЩО 7

    Відповідь d

    ККл 4

     

    Бінарні кислоти

    Деякі сполуки, що містять водень, входять до важливого класу речовин, відомих як кислоти. Хімія цих сполук більш детально вивчена в наступних розділах цього тексту, але поки досить буде відзначити, що багато кислот виділяють іони водню, Н +, при розчиненні у воді. Для позначення цього виразного хімічного властивості суміші води з кислотою дається назва, походить від назви сполуки. Якщо з'єднання являє собою бінарну кислоту (складається з водню і одного іншого неметалічного елемента):

    1. Слово «водень» змінено на приставку гідро-
    2. Інша назва неметалічного елемента модифікується додаванням суфікса - ic
    3. Слово «кислота» додається як друге слово

    Наприклад, при розчиненні газу\(\ce{HCl}\) (хлористого водню) у воді розчин називають соляною кислотою. Кілька інших прикладів цієї номенклатури наведені в табл\(\PageIndex{7}\).

    Таблиця\(\PageIndex{7}\): Назви деяких простих кислот
    Найменування газу Найменування кислоти
    HF (g), фтористий водень HF (aq), плавикова кислота
    HCl (г), хлористий водень HCl (aq), соляна кислота
    HBr (г), бромід водню HBr (aq), бромна кислота
    HI (g), йодид водню HI (aq), воднева кислота
    H 2 S (г), сірководень H 2 S (aq), сірчановоднева кислота

    Оксикислоти

    Багато сполук, що містять три або більше елементів (наприклад, органічні сполуки або координаційні сполуки), підпадають під дію спеціалізованих правил номенклатури, про які ви дізнаєтеся пізніше. Однак ми коротко обговоримо важливі сполуки, відомі як оксикислоти, сполуки, які містять водень, кисень і хоча б один інший елемент, і пов'язані таким чином, щоб надати кислотні властивості з'єднання (докладніше про це ви дізнаєтеся в наступному розділі). Типові оксикислоти складаються з водню, поєднаного з багатоатомним, кисневмісним іоном. Щоб назвати оксикислоти:

    1. Опустити «водень»
    2. Почніть з назви кореня аніона
    3. Замінити — з'їли з — ic, або — пункт з — ous
    4. Додаємо «кислоту»

    Наприклад, розглянемо H 2 CO 3 (який у вас може виникнути спокуса назвати «гідрокарбонат»). Щоб правильно назвати це, «водень» опущений; - їли карбонату замінюють на - ic; і додається кислота - так що його назва - вугільна кислота. Інші приклади наведені в табл\(\PageIndex{8}\). Є деякі винятки із загального методу найменування (наприклад, H 2 SO 4 називається сірчаною кислотою, а не сірчаною кислотою, а H 2 SO 3 сірчаною, а не сірчаною кислотою).

    Таблиця\(\PageIndex{8}\): Назви поширених оксикислот
    Формула Аніон Ім'я Кислотна назва
    ХК 2 Ч 3 З 2 ацетат оцтова кислота
    HNO 3 селітра азотна кислота
    HNO 2 нітрит азотна кислота
    ХЛО 4 перхлорат хлористої кислоти
    Н 2 СО 3 карбонату вугільна кислота
    Н 2 ТАК 4 сульфат сірчана кислота
    Н 2 ТАК 3 сульфіт сірчиста кислота
    Н 3 ПОЗ 4 фосфат фосфорна кислота

     

    Резюме

    Хіміки використовують правила номенклатури, щоб чітко назвати сполуки. Іонні та молекулярні сполуки називаються за допомогою дещо різних методів. Бінарні іонні сполуки зазвичай складаються з металу і неметалу. Спочатку пишеться назва металу, за ним йде назва неметалу з його закінченням змінено на — ide. Наприклад, К 2 О називається оксидом калію. Якщо метал може утворювати іони з різними зарядами, римська цифра в дужках слідує за назвою металу, щоб вказати його заряд. Таким чином, FeCl 2 - це хлорид заліза (II), а FeCl 3 - хлорид заліза (III). Деякі сполуки містять багатоатомні іони; назви загальних багатоатомних іонів слід запам'ятати. Молекулярні сполуки можуть утворювати сполуки з різним співвідношенням їх елементів, тому префікси використовуються для вказівки чисел атомів кожного елемента в молекулі з'єднання. Приклади включають SF 6, гексафторид сірки та N 2 O 4, тетроксид азоту. Кислоти - важливий клас сполук, що містять водень і мають особливі правила номенклатури. Бінарні кислоти називаються за допомогою префікса hydro-, змінюючи суфікс — ide на — ic, і додаючи «acid;» HCl - соляна кислота. Оксикислоти називаються зміною закінчення аніону (-ate to — ic, а -ite до -ous) і додаванням «кислоти»; H 2 CO 3 - вугільна кислота.

    Глосарій

    бінарна кислота
    з'єднання, що містить водень і ще один елемент, пов'язане таким чином, що надає з'єднанню кислотні властивості (здатність виділяти іони Н + при розчиненні у воді)
    бінарне з'єднання
    з'єднання, що містить два різних елемента.
    оксикислота
    з'єднання, що містить водень, кисень і ще один елемент, пов'язаний таким чином, що надає з'єднанню кислотні властивості (здатність виділяти іони Н + при розчиненні у воді)
    номенклатура
    система правил іменування об'єктів, що цікавлять