Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Химическая номенклатура неорганических соединений
Международный союз по теоретической и прикладной химии сформулировал общие правила для формирования названий химических соединений – так называемую систематическую международную номенклатуру. Она является наиболее строгой, достаточно простой и универсальной; название неорганических соединений строится по следующим основным правилам: - если соединение состоит только из двух элементов, то первый называют по-русски (на национальном языке страны), указывая приставками ( ди, три, тетра и т.д.) число его атомов. Второй элемент называют по латыни с суффиксом - ид (и соответствующими количественными приставками): например: NaCl - натрий хлорид, BaO - барий оксид, BN –бор нитрид, GaAs – галлий арсенид, N2O –диазот оксид, СеO2 - церий диоксид, S2O3- дисера триоксид; - если соединение состоит из трех и более элементов (например, кислородсодержащие кислоты, основания, соли ), то кислотный остаток называют слитно справа налево, указывая количество атомов кислорода – оксо, диоксо, триоксо и т.д., а затем по латыни элемент с суффиксом - ат (в скобках записывают римскими цифрами его степень окисления ( при условии, что данный элемент имеет несколько с. о. в соединениях). В конце названия пишут через дефис слово «ион». Например: SO42- - тетраоксосульфат (VI) - ион SO32- - триоксосульфат (IV) – ион NO3- - триоксонитрат (V) – ион NO2- - диоксонитрат (III) – ион SiO32- - триоксосиликат (IV) – ион (метасиликат-ион по полусистематической номенклатуре, использование которой допустимо). Например: Na2SiO3 - динатрий триоксосиликат (IV) или динатрий метасиликат PO43- -тетраоксофосфат(V) (или ортофосфат-ион по полусистематической номенклатуре). АlPO4 – алюминий тетраоксофосфат(V), или алюминий ортофосфат СО32- - триоксокарбонат-ион (карбонат- ион) СaCO3 кальций триоксокарбонат, кальций карбонат РО3- –триоксофосфат (V) - ион или метафосфосфат- ион Zn(PO3)2 – цинк триоксофосфат(V) или цинк метафосфат OH- – гидроксид- ион Сa(OH)2 –кальций дигидроксид В настоящее время в России наиболее широко распространена международная или полусистематическая номенклатура (рассмотренную выше систематическую номенклатуру в школьной программе до сих пор практически не изучают). В технической, технологической, научной литературе, во многих ГОСТах, документации часто встречается русская номенклатура, которая формально давно отменена. Кроме того, нередко на этикетках, в справочной литературе, в технологических инструкциях и т.д. встречаются названия соединений по тривиальной номенклатуре. В качестве примера далее в тексте приведена таблица с названиями некоторых неорганических соединений по различным разновидностям химической номенклатуры, которые используются или встречаются в настоящее время в России.
Абитуриентам, поступившим в высшие учебные заведения необходимо также знать групповые названия элементов: - щелочные металлы: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr; - щелочноземельные металлы: Ca, Sr, Ba, Ra; - переходные элементы 3d-ряда (3d-элементы): Sc……Zn; - лантаноиды (редкоземельные элементы): Сe ……Lu; - актиноиды (трансурановые элементы): Th………Lr; - платиноиды (элементы группы платины): Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt; - халькогены: S, Se, Te; - галогены: F, Cl, Br, I, At. Эти названия часто используются для выделения различных типов соединений, например: сульфиды щелочных металлов, галогениды переходных элементов и т.п.
Классификация неорганических соединений Большинство неорганических соединений могут быть разделены на три основных класса (типа): оксиды, гидроксиды и соли. Для лучшего понимания бескислородные кислоты можно условно выделить в отдельний класс неорганических соединений. Общая схема классификации представлена на рис 1 (см. приложение 1). Эта классификация не является полной, так как в нее не вошли некоторые менее часто встречающиеся бинарные (то есть состоящие из двух элементов) соединения (например, арсин – AsH3, сероуглерод –CS2 и пр.).
Оксиды Химические соединения элементов с кислородом вида называются оксидами (степень окисления атома О в оксидах равна «-2»). Систематическая номенклатура оксидов: на первом месте указывают название элемента в именительном падеже с соответствующими греческими количественными приставками, далее - слово «оксид» также с соответствующими количественными приставками, например: SiO2- кремний диоксид, Fe2O3- дижелезо триоксид, P2O5- дифосфор пентоксид и т.д.. Полусистематическая (международная) номенклатура: на первом месте находится слово «оксид», за которым следует название элемента в родительном падеже с указанием римскими цифрами в скобках его степени окисления, например: Fe2O3 – оксид железа (III), допускается запись: оксид Fe (III); FeO- оксид железа (II), допускается запись: оксид Fe(II); P2O3- оксид фосфора (III); P2O5- оксид фосфора (V); NO – оксид азота (II), допускается запись монооксид азота; NO2 – оксид азота (IV), допускается запись диоксид азота. Na2O – оксид натрия ( натрий имеет только одно значение степени окисления в соединениях, в таких случаях ее не указывают). Русская номенклатура в названиях оксидов оперирует словом «окись» с указанием количества атомов кислорода на один атом элемента, например: N2O – полуокись азота, Fe2O3 – полутороокись железа, CO2 – двуокись углерода. Следует отметить, что в русской номенклатуре оксид элемента с низшей степенью окисления часто называли закисью элемента, а оксид того же элемента с высшей степенью окисления – окисью, например: Сu2О - закись меди, CuO- окись меди. Существуют соединения элементов с кислородом, которые не проявляют свойств оксидов (в этих соединениях атом кислорода имеет степень окисления, которая не равна «-2»). Например, Н2О2-1- пероксид водорода (перекись водорода), проявляет свойства слабой кислоты, Na2O2-1 - пероксид натрия – соль. В этих соединениях содержится группы атомов –О–О– или анион . Схема классификации оксидов приведена на рис. 2 (см. приложение 2). Гидроксиды Гидроксиды - это сложные вещества общей формулы , то есть продукты прямого или косвенного взаимодействия оксидов с водой. Гидроксиды по своему характеру могут быть разделены на 3 группы: основные (основания), кислотные (кислородсодержащие кислоты) и амфотерные основания (см. рис. 1 приложения). Основания Общая формула (n< = 4), где Me - атом металла в степени окисления +n. Исключение – гидроксид аммония NH4OH, не содержащий атомов металла.Основания - это соединения, при диссоциации которых в водных растворах образуется только один вид анионов (отрицательно заряженные ионы) – гидроксид-ионы ОН- (более широкое определение: основания – это соединения, присоединяющие протон (Н+) или являющиеся акцепторами протонов Н+). Растворимыми в воде основаниями или щелочами являются гидроксиды наиболее активных металлов (щелочных и щелочноземельных): LiOH, KOH, NaOH, RbOH, CsOH; Sr(OH)2, Ba(OH)2. Перечисленные основания являются сильными электролитами (степень диссоциации α → 1). Все остальные гидроксиды металлов являются малорастворимыми или практически нерастворимыми и одновременно слабыми электролитами. Следует запомнить, что растворимое в воде основание NH4OH (раствор газообразного аммиака NH3 в воде) является слабым. Основания AgOH и Hg(OH)2 самопроизвольно разлагаются в растворах на оксид и воду. По количеству гидроксид-ионов или –ОН групп все основания можно разделить на однокислотные (содержат одну –ОН группу) и многокислотные (содержат более одной –ОН группы). Следует знать, что гидроксид-ионы ОН- образуются и существуют только в растворах при диссоциации оснований, а также основных солей. В названии основания по систематической международной номенклатуре на первое место ставят название элемента, образующего основание, за которым следует слово « гидроксид», с соответствующей количественной приставкой, при необходимости, например: Mg(OH)2 – магний дигидроксид, Cr(OH)3 – хром тригидроксид NaOH – натрий гидроксид Полусистематическая (международная) номенклатура: на первое место ставится слово « гидроксид», за которым следует название элемента в соответствующем падеже и указание степени окисления элемента (римскими цифрами в круглых скобках), например, NaOH – гидроксид натрия, Cr(OH)3 - гидроксид хрома(III). Устаревшая русская номенклатура оперирует словом «гидроокись» с соответствующими количественными приставками, указывающими количество гидроксид-ионов в основании – NaOH – гидроокись натрия (название по тривиальной номенклатуре и старое техническое название – едкий натр). Кислородсодержащие кислоты Кислородсодержашие кислоты также относятся к гидроксидам. Это электролиты, образующие при диссоциации в водных растворах из положительно заряженных ионов только ионы водорода H+, или, более точно, ионы гидроксония Н3О+- гидратированный ион водорода. Более общее определение: кислоты – это вещества, являющиеся донорами протонов Н+. В зависимости от количества катионов водорода, образующихся при диссоциации кислоты, кислоты классифицируют также как основания, по основности. Существуют одно-, двух-, трех- и четырехосновные кислоты. Например, азотная кислота HNO3, азотистая кислота HNO2 –одноосновные кислоты, угольная кислота H2CO3, серная кислота H2SO4 – двухосновные кислоты, ортофосфорная кислота H3PO4 является трехосновной кислотой, а ортокремниевая кислота H4SiO4 –четырехосновной кислотой. Номенклатура кислородсодержащих кислот: по международной систематической номенклатуре названия кислородсодержащих кислот формируются, как указывалось ранее, с учетом аниона, входящего в состав кислоты. Например: H3PO4 - триводород тетраоксофосфат(V) или триводород ортофосфат H2CO3 - диводород триоксокарбонат (IV) HNO3 - водород триоксонитрат (V) Н2SiO3 - диводород триоксосиликат (IV) или диводород метасиликат H2SO4- диводород тетраоксосульфат(VI) (количество атомов водорода в кислотах можно не указывать) По систематической номенклатуре названия кислот используют редко, чаще всего применяют традиционно сложившиеся названия, которые формируются от русского названия элемента (русская номенклатура) по определенным правилам (см. таблицу). В таблице приведен перечень кислородсодержащих кислот, соли которых наиболее распространены в природе. Следует обратить внимание, что название кислотного остатка определяет название соли и строят его чаще всего по полусистематической (международной) номенклатуре от латинского названия элемента. В связи с этим необходимо вспомнить латинские названия элементов наиболее часто встречающихся в кислотах, например, N – азот, в русской транскрипции латинского названия звучит как [нитрогениум], С – углерод – [карбониум], S – сера – [сульфур], Si- кремний – [силициум], олово – [станнум], свинец – [плюмбум], мышьяк – [арсеникум] и т.д. В таблице приведены общие правила, в соответствии с которыми можно назвать большинство неорганических кислородсодержащих кислот других элементов, их кислотные остатки и соли. Таблица наиболее распространенных кислородсодержащих кислот
Гидросоли и названия их кислотных остатков будут рассмотрены в разделе«соли». Правила названия кислородсодержащих кислот и кислотных остатков (за исключением тех, которые имеют тривиальные названия или их следует называть по систематической номенклатуре) следующие: высшая с. о. элемента (равна № группы в периодической системе) – корень русского названия элемента + окончание « а я» или «ов а я» Кислородсодержащей Кислоты с.о. элемента < max – корень русского названия элемента + окончание « и стая» или «ов и стая» высшая с.о. элемента – корень латинского названия элемента + Название суффикс « а т» Кислотного остатка с.о. элемента < max – латинское название элемента + суффикс « и т» Зная приведенные правила, легко вывести формулы кислот для различных элементов ( с учетом положения в периодической системе ) и назвать их. Например, металл Sn - олово ( 1V гр.) латинское название - stannum ( «станнум»): Max с.о. = +4 Min с.о. = +2 Оксиды: SnO2 SnO амфот. амфот. +Н2О+Н2О Н2SnO3 H2SnO2 оловянная кислота оловянистая кислота SnO32- SnO22- станнат- ион, станнит-ион, Na2SnO3 – станнат Na Na2SnO2 – станнит Na Оксидам некоторых элементов соответствуют две кислоты: мета- и ортокислота, формально они отличаются на одну молекулу Н2О. Вывод формулы мета и ортокислоты ( если они существуют у данного элемента): при формальном присоединении к оксиду одной молекулы Н2О получаем формулу метакислоты, последующее присоединение еще одной молекулы воды к формуле метакислоты позволяет вывести формулу ортокислоты. Например, выведем формулу мета- и ортокислоты, соответствующей оксиду P (V): P2O5 HPO3 +H2O +H2O H2P2O6 à HPO3 - метафосфорная к-та H3PO4 - ортофосфорная к-та Приведем пример обратной задачи: назвать соли NaBO2 и K3BO3. Степень окисления атома бора в этих солях равна +3 ( проверьте расчет), следовательно, соли образованы от кислотного оксида В2О3. Если в обеих солях степени окисления бора одинаковые, а виды кислотных остатков разные, то это соли мета- и ортоборной кислоты. Выведем формулы этих кислот:
В2О3 НВО2 + Н2О + Н2О НВО2 - метаборная кислота, Н3ВО3 - ортоборная кислота, соли – метабораты соли – ортобораты Названия солей: NaBO2 – метаборат натрия; Na3 BO3 - ортоборат натрия. Бескислородные килоты Общая формула таких кислот HхЭу. Эта группа соединений по химическим свойствам и характеру диссоциации в водных средах (образование ионов гидроксония Н3О+) сходна с кислородсодержащими кислотами, однако может быть выделена в отдельную группу, т.к. они не являются гидроксидами. Аналогично кислородным кислотам, они могут быть различной основности. Название по систематической номенклатуре формируют следующим образом: на первом месте стоит слово «водород» с соответствующими количественными приставками, затем следует латинское название элемента с суффиксом «ид», например: HCl- водород хлорид H2S – диводород сульфид HCNS - водород роданид Наиболее распространенные бескислородные кислоты, название по полусистематической (международной) номенклатуре их кислотных остатков и солей приведены ниже:
Название бескислородной кислоты: сочетание корня русского названия элемента и слова «водородная». (По полусистематической номенклатуре на первом месте - название кислотного остатка + слово «водорода», например HCl-хлорид водорода, H2S- сульфид водорода, в современной русской учебной литературе наиболее распространены названия, которые приведены в таблице). Название кислотного остатка: корень латинского названия элемента с суффиксом « и д». Как и основания, все кислоты, независимо от их состава являются электролитами разной силы и подразделяют в зависимости от степени диссоциации на сильные, слабые кислоты и кислоты средней силы. Следует запомнить, что сильными кислотами являются следующие: H2SO4, HCl, HBr, HI, HNO3, HClO4, HMnO4. Такие кислоты, как H2CO3, H2S, H2SiO3, HNO2, H3BO3, HСlO, HCN являются слабыми кислотами. Соли Соли – сложные вещества, состоящие из катионов (положительно заряженных частиц, чаще всего атомы металла) и отрицательно заряженных кислотных остатков. Разделяют по видам на нормальные (средние), гидросоли (кислые соли), гидроксосоли (основные соли), двойные соли, смешанные и комплексные. Двойные соли содержат атомы двух металлов и общий кислотный остаток, например, алюмокалиевые квасцы - KAl (SO4)2·12H2O. Смешанные соли имеют в своем составе разные кислотные остатки, например CaOCl2- смешанная соль кислот HCl и HСlO. В составе комплексных солей присутствует комплексный катион, например, [Ag(NH3)2]Cl, или комплексный анион – Na[Al(OH)4]. Как правило, вне зависимости от растворимости, большинство солей являются сильными электролитами. Нормальные (средние) соли Нормальные, или средние соли представляют собой продукт полной нейтрализации кислоты основанием (полное замещение атомов водорода атомами металла (более строго - катионами оснований) или полное замещение гидроксид-ионов основания кислотными остатками. В растворах диссоциируют с образованием катионов и анионов (кислотных остатков). По международной систематической номенклатуре названия солей формируются аналогично описанным ранее названиям других классов соединений.. Например, Na2CO3 - динатрий триоксокарбонат, К2SO4- дикалий тетраоксосульфат(VI), СaSiO3- кальций триоксосиликат (IV), NaClO – натрий хлорат (I), NaClO2 –натрий хлорат (II), NaCl- натрий хлорид, Na2S- динатрий сульфид и т.д. По полусистематической (международной) номенклатуре на первое место ставят название кислотного остатка (см. таблицы кислот), на второе – название катиона соли с указанием римскими цифрами без алгебраического знака степени окисления металла, если это, как отмечали ранее, необходимо. Например, Na2CO3 – карбонат натрия, NaClO – хлорит натрия, FeSO4- сульфат железа (II), Fe2(SO4)3 –сульфат железа (III), Na2S – сульфид натрия. Допускается запись: FeSO4 – сульфат Fe(II), Fe2(SO4)3 – сульфат Fe(III). В редких случаях для высших степеней окисления элемента в кислотном остатке используется приставка « пер » или « пиро » с суффиксом – « ат», а в низшей степени окисления в названии соли приставка « гипо» с суффиксом « ит ». Например, NaClO можно назвать гипохлоритом натрия, NaClO4- перхлоратом натрия, а знаменитую «красную ртуть» Hg2Sb2O7 - пиростибатом ртути, без указания степени окисления элемента в кислотном остатке. По русской номенклатуре, считающейся в настоящее время устаревшей, названия нормальных солей образуют от названия соответствующей кислоты с прибавлением слова «кислый» (для солей, образованных от кислородсодержащих кислот) и названия катиона (при различных степенях окисления металла используют слова «окисное» или «закисное»), например: Na2SO4- сернокислый натрий (высшая степень окисления у атома серы) Na2SO3- сернистокислый натрий (степень окисления у атома серы меньше максимальной). Fe(NO3)2 – азотнокислое закисное железо Fe(NO2)3 – азотистокислое окисное железо Названия нормальных солей бескислородных кислот по русской номенклатуре начинают с кислотного остатка (русское название элемента в нем записывают в виде прилагательного с суффиксом « ист ») и заканчивают названием катиона: Na2S - сернистый натрий, КСN - цианистый калий. Если катион (атом металла) проявляет несколько степеней окисления, то в солях с высшей степенью окисления атома металла название кислотного остатка имеет окончание « ая, ое » (CuCl2 – хлорная медь, FeCl3 – хлорное железо). При более низкой степени окисления атома металла окончание кислотного остатка будет « истая, истое » (CuCl – хлористая медь, FeCl2 – хлористое железо). Названия нормальных солей по русской номенклатуре достаточно сложны, и менее универсальны, поэтому встречаются только в старой литературе. Тем не менее, мы сочли необходимым дать их, поскольку они пока еще используются в технической литературе, некоторых справочниках, на этикетках химреактивов и др. Примеры названий некоторых солей по полусистематической и систематической номенклатуре приведены ниже:
Основные способы получения нормальных, гидро- и гидроксосолей Напомним, что условием протекания реакции в растворе электролита до конца является: а) образование плохо растворимого вещества; б) газа; в) слабого электролита; г) устойчивого комплексного аниона или катиона. Гидросоли и гидроксосоли, как правило, можно получить теми же способами, которые используют для получения нормальных солей, но при другом соотношении исходных веществ. Основные способы их получения приведены в этом разделе: 1. Реакция нейтрализации (в зависимости от соотношения основания и кислоты можно получить разные виды солей ): Fe(OH)2 + H2SO4 = FeSO4 + 2 H2O Fe(OH)2 + 2 H2SO4 = Fe(HSO4)2 + 2 H2O 2 Fe(OH)2 + H2SO4 = (FeOH)2SO4 + 2 H2O (FeOH)2SO4 + H2SO4 = 2 FeSO4 + 2 H2O 2. Взаимодействие металлов с кислотами, неметаллами и солями: Ca + H2SO4 p = CaSO4 + H2 ↑ 4 Ca + 5 H2SO4 к = 4 CaSO4 + H2S + 4 H2O Pb + H2SO4 p = PbSO4 ¯ + H2 ↑ PbSO4 ¯ + H2SO4 = Pb(HSO4)2 2 Fe + 3 Cl2 = 2 FeCl3 CuSO4 + Zn = Cu + ZnSO4 3. Реакции с участием оксидов: CaO + CO2 = CaCO3 Fe2O3 + 3 H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3 H2O SO3 + 2 Ca(OH)2 = (CaOH)2SO4 + H2O SO3 + Ca(OH)2 = CaSO4 + H2O 2 SO3 + Ca(OH)2 = Ca(HSO4)2 4. Реакции с участием солей (реакции обмена): Na2SO4 + BaCl2 = 2NaCl + BaSO4¯ CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2¯ + Na2SO4 Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2 Ca(HSO4)2 + Na2CO3 = CaCO3¯ + 2 NaHSO4 Таким образом, нормальные, гидросоли и гидроксосоли получают многими способами. При этом, использование одинаковых исходных веществ при различном их соотношении (п.1, 3) позволяет получить разные соли. Достаточно много ошибок допускают при составлении названий солей. Номенклатура нормальных солей была рассмотрена выше. Однако обязательным условием составления правильных названий различных солей по полусистематической (международной) номенклатуре (наиболее широко используемой в русской учебной, научной и технической литературе) и написания их формул является хорошее знание номенклатуры кислот и кислотных остатков (см. таблицы кислот выше). Гидросоли (кислые соли) Гидросоли представляют собой продукты неполного замещения катионов водорода в кислоте. Эти соли содержат в составе кислотного остатка один или несколько атомов водорода: Сa(HSO4)2, KH2PO4 и др.Такого вида анионы можно обнаружить в водном растворе соли: Ca(HSO4)2 Û Ca2+ + 2 HSO4- Приведем примеры названий гидросолей по международной систематической номенклатуре: NaHCO3- натрий водородтриоксокарбонат NaH2PO4- натрий диводородтетраоксофосфат (V) Na2HPO4- динатрий водородтетраоксофосфат (V) NaHSO4- натрий водородтетраоксосульфат (VI) По русской номенклатуре названия кислых солей образуют из названий нормальных солей с добавлением слова « кислый ». Если кислая соль образована от трех- и четырехосновных кислот, то необходимо также указывать количество замещенных атомов водорода, например: NaHCO3- кислый углекислый натрий NaH2PO4- кислый однозамещенный фосфорнокислый натрий Na2HPO4- кислый двузамещенный фосфорнокислый натрий Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-07-13; Просмотров: 13151; Нарушение авторского права страницы