化学化合物の命名 — IUPACルールと練習

化学化合物に名前を付けるには、まずそれがどの種類の化合物かを判断します。初学者向けの化学では、多くの場合、イオン化合物、二元分子化合物、水溶液中の酸に分けると考えやすくなります。

正しく分類できれば、命名規則はたいてい短く整理できます。イオン化合物はイオン名を使い、分子化合物は接頭語を使い、酸はその式が水中で命名されているかどうかで名前が決まります。

化学化合物をすばやく命名する方法

初歩的な命名問題のほとんどでは、次の順番で考えます。

1. その式がイオン化合物か、分子化合物か、水中の酸かを判断する。
2. 最初の部分、つまり陽イオンまたは最初の元素の名前を付ける。
3. 2番目の部分を、正しい語尾または決まったイオン名で表す。
4. 金属が複数の代表的な電荷をとる場合は、ローマ数字を付ける。
5. 水素を含む場合は条件を再確認する。水溶液中の酸は別の命名パターンに従うためである。

この手順は、名前を一つずつ暗記するより速く使えます。どの規則を適用すべきかがはっきりするからです。

イオン化合物：陽イオン名、次に陰イオン名

単純なイオン化合物では、最初に陽イオン名、次に陰イオン名を書きます。陰イオンが単一の非金属元素なら、英語では語尾が通常 $-ide$ に変わります。

例えば、次のとおりです。

• $NaCl$ は sodium chloride。
• $MgO$ は magnesium oxide。
• $CaBr_2$ は calcium bromide。

通常のイオン化合物では、di- や tri- のような接頭語は使いません。

ローマ数字：可変電荷の金属に使う

金属の中には、複数の代表的なイオンをつくるものがあります。その場合、化合物名には金属の電荷を示すローマ数字を含めます。

塩化物イオンは $Cl^-$ なので、次のようになります。

• $FeCl_2$ は iron(II) chloride。
• $FeCl_3$ は iron(III) chloride。

名前が異なるのは、鉄の電荷が異なるからです。ナトリウムやカルシウムのように、初学者向け化学で標準的な電荷が1つとされる金属には、ローマ数字は付けません。

分子化合物：接頭語で原子数を示す

化合物が非金属元素だけからできている場合、初学者向けの命名では、通常、ギリシャ語系の接頭語で原子数を示します。

よく使う接頭語には mono-、di-、tri-、tetra-、penta- があります。2番目の元素は英語では通常 $-ide$ で終わります。

例えば、次のとおりです。

• $CO$ は carbon monoxide。
• $CO_2$ は carbon dioxide。
• $N_2O_5$ は dinitrogen pentoxide。

この規則は二元分子化合物に適用されます。標準的なイオン化合物には適用されません。

多原子イオンは標準名をそのまま使う

式に nitrate、sulfate、hydroxide、carbonate、ammonium のような多原子イオンが含まれている場合、そのイオン名はそのまま使います。

例えば、次のとおりです。

• $NaNO_3$ は sodium nitrate。
• $CaCO_3$ は calcium carbonate。
• $NH_4Cl$ は ammonium chloride。

ここはよく間違えやすいところです。nitrate と nitride は別のイオンであり、同じ名前の変形ではありません。

酸の名前は状態によって決まる

酸の命名は文脈に依存します。$HCl$ のような式でも、いつも同じ名前になるとは限りません。

• $HCl(g)$ は hydrogen chloride。
• $HCl(aq)$ は hydrochloric acid。

代表的なオキソ酸では、酸の名前は対応するオキソ陰イオンに従うのが普通です。

• nitrate $\rightarrow$ nitric acid
• nitrite $\rightarrow$ nitrous acid
• sulfate $\rightarrow$ sulfuric acid
• sulfite $\rightarrow$ sulfurous acid

このパターンが重要になるのは、その物質が実際に水溶液中の酸として命名される場合だけです。

例題：$Fe(NO_3)_3$

この例では、主要な規則を1か所にまとめて確認できます。

ステップ1：分類する

$Fe(NO_3)_3$ には金属と多原子イオンが含まれているので、イオン化合物です。

ステップ2：陰イオンを特定する

$NO_3^-$ は nitrate です。多原子イオンなので、名前は nitrate のままです。

ステップ3：金属の電荷を求める

nitrate イオン1個の電荷は $-1$ です。nitrate イオンが3個あるので、負電荷の合計は

$$3 \times (-1) = -3$$

となります。

化合物全体は中性なので、鉄は $+3$ でなければなりません。

ステップ4：名前を書く

正しい名前は iron(III) nitrate です。

この例が役立つのは、イオン化合物の命名、多原子イオン、ローマ数字という3つのつまずきやすい点がまとめて含まれているからです。

学生がよくする命名ミス

イオン化合物に接頭語を使う

$CaCl_2$ は calcium chloride であり、calcium dichloride ではありません。

ローマ数字を忘れる

iron(II) chloride と iron(III) chloride は別の化合物です。したがって、数字は飾りではなく名前の一部です。

多原子イオンの語尾を変えてしまう

nitrate、sulfate、hydroxide は、それらを含む化合物でも標準名のまま使います。

水素を含む化合物をすべて酸として命名する

酸の名前は文脈によって決まります。その式が水溶液中の酸として命名されていないなら、別の名前が正しいことがあります。

化合物の命名規則を使う場面

化合物の命名は、化学式と文章表現を行き来するときに使います。実験室のラベル、教科書の演習、反応式、安全情報、試験問題などで現れます。

逆向きにも役立ちます。命名パターンが分かれば、化学式から物質の種類や、含まれるイオン、原子数についての手がかりを得られます。

似た命名問題に挑戦してみよう

同じ手順で $CuCl_2$、$N_2O_5$、$HNO_3(aq)$ を命名してみましょう。さらに一歩進みたいなら、名前から出発して化学式を書くタイプの類題にも取り組んでみてください。