Nazewnictwo związków chemicznych — zasady IUPAC i ćwiczenia

Aby nazwać związek chemiczny, najpierw ustal, z jakim typem związku masz do czynienia. W większości zadań z chemii na poziomie podstawowym przydaje się podział na związek jonowy, dwuskładnikowy związek cząsteczkowy albo kwas w roztworze wodnym.

Gdy poprawnie go sklasyfikujesz, reguła nazewnictwa jest zwykle krótka: związki jonowe nazywa się nazwami jonów, w związkach cząsteczkowych stosuje się przedrostki, a nazwy kwasów zależą od tego, czy wzór dotyczy substancji w wodzie.

Jak szybko nazwać związek chemiczny

W prawie każdym prostym zadaniu z nazewnictwa stosuj tę kolejność:

1. Ustal, czy wzór przedstawia związek jonowy, cząsteczkowy, czy kwas w wodzie.
2. Nazwij pierwszą część: kation albo pierwszy pierwiastek.
3. Nazwij drugą część, używając właściwej końcówki albo ustalonej nazwy jonu.
4. Dodaj cyfrę rzymską, jeśli metal może mieć więcej niż jeden typowy ładunek.
5. Jeśli występuje wodór, jeszcze raz sprawdź warunki, ponieważ kwasy wodne nazywa się według innego schematu.

Taki schemat jest szybszy niż zapamiętywanie nazw pojedynczo, bo od razu pokazuje, którą regułę trzeba zastosować.

Związki jonowe: najpierw kation, potem anion

W prostym związku jonowym najpierw zapisujesz nazwę kationu, a potem nazwę anionu. Jeśli anion jest pojedynczym niemetalem, jego nazwa zwykle kończy się na $-ek$.

Na przykład:

• $NaCl$ to chlorek sodu.
• $MgO$ to tlenek magnezu.
• $CaBr_2$ to bromek wapnia.

W zwykłych związkach jonowych nie używa się przedrostków takich jak di- czy tri-.

Cyfry rzymskie: stosuj je przy metalach o zmiennym ładunku

Niektóre metale mogą tworzyć więcej niż jeden typowy jon. W takich przypadkach nazwa związku zawiera cyfrę rzymską, która pokazuje ładunek metalu.

Chlorek to $Cl^-$, więc:

• $FeCl_2$ to chlorek żelaza(II).
• $FeCl_3$ to chlorek żelaza(III).

Nazwy są różne, ponieważ różny jest ładunek żelaza. Jeśli metal ma w chemii szkolnej jeden standardowy ładunek, jak sód albo wapń, nie używa się cyfry rzymskiej.

Związki cząsteczkowe: przedrostki pokazują liczbę atomów

Jeśli związek zawiera wyłącznie niemetale, w nazewnictwie szkolnym zwykle stosuje się greckie przedrostki, aby pokazać liczbę atomów.

Do częstych przedrostków należą mono-, di-, tri-, tetra- i penta-. Nazwa drugiego pierwiastka zwykle kończy się na $-ek$.

Na przykład:

• $CO$ to tlenek węgla.
• $CO_2$ to ditlenek węgla.
• $N_2O_5$ to pięciotlenek diazotu.

Ta reguła dotyczy dwuskładnikowych związków cząsteczkowych. Nie dotyczy typowych związków jonowych.

Jony wieloatomowe zachowują swoje standardowe nazwy

Jeśli wzór zawiera jon wieloatomowy, taki jak azotan, siarczan, wodorotlenek, węglan albo jon amonowy, zachowaj jego standardową nazwę.

Na przykład:

• $NaNO_3$ to azotan sodu.
• $CaCO_3$ to węglan wapnia.
• $NH_4Cl$ to chlorek amonu.

To częste źródło błędów. Azotan i azotek to różne jony, a nie dwie wersje tej samej nazwy.

Nazwy kwasów zależą od warunków

Nazewnictwo kwasów zależy od kontekstu. Wzór taki jak $HCl$ nie zawsze nazywa się tak samo.

• $HCl(g)$ to chlorowodór.
• $HCl(aq)$ to kwas chlorowodorowy.

W przypadku typowych kwasów tlenowych nazwa kwasu zwykle wynika z odpowiadającego mu anionu tlenowego:

• azotan $\rightarrow$ kwas azotowy(V)
• azotyn $\rightarrow$ kwas azotawy(III)
• siarczan $\rightarrow$ kwas siarkowy(VI)
• siarczyn $\rightarrow$ kwas siarkawy(IV)

Ten schemat ma znaczenie tylko wtedy, gdy substancja jest rzeczywiście nazywana jako kwas w roztworze wodnym.

Przykład rozwiązany: $Fe(NO_3)_3$

Ten przykład łączy w jednym miejscu najważniejsze reguły.

Krok 1: Sklasyfikuj związek

$Fe(NO_3)_3$ zawiera metal i jon wieloatomowy, więc jest związkiem jonowym.

Krok 2: Rozpoznaj anion

$NO_3^-$ to azotan. Ponieważ jest to jon wieloatomowy, jego nazwa pozostaje bez zmian.

Krok 3: Wyznacz ładunek metalu

Każdy jon azotanowy ma ładunek $-1$. Przy trzech jonach azotanowych całkowity ładunek ujemny wynosi

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

Cały związek jest elektrycznie obojętny, więc żelazo musi mieć ładunek $+3$.

Krok 4: Zapisz nazwę

Poprawna nazwa to azotan żelaza(III).

Ten przykład jest przydatny, ponieważ łączy trzy częste trudności: nazewnictwo jonowe, jon wieloatomowy i cyfrę rzymską.

Typowe błędy uczniów w nazewnictwie

Używanie przedrostków w związkach jonowych

$CaCl_2$ to chlorek wapnia, a nie dichlorek wapnia.

Pomijanie cyfry rzymskiej

Chlorek żelaza(II) i chlorek żelaza(III) to różne związki, więc cyfra jest częścią nazwy, a nie ozdobą.

Zmienianie końcówki nazwy jonu wieloatomowego

Azotan, siarczan i wodorotlenek zachowują swoje standardowe nazwy w związkach, które je zawierają.

Nazywanie każdego związku wodoru kwasem

Nazwa kwasu zależy od kontekstu. Jeśli wzór nie jest nazywany jako kwas wodny, poprawna może być inna nazwa.

Gdzie stosuje się zasady nazewnictwa związków

Z zasad nazewnictwa korzystasz zawsze wtedy, gdy przechodzisz między wzorami chemicznymi a językiem pisanym. Pojawiają się na etykietach laboratoryjnych, w zadaniach z podręcznika, w równaniach reakcji, informacjach o bezpieczeństwie i pytaniach egzaminacyjnych.

Działa to też w drugą stronę. Gdy znasz schemat nazewnictwa, wzór podpowiada ci typ substancji oraz to, jakie jony albo liczby atomów wchodzą w grę.

Spróbuj podobnego zadania z nazewnictwa

Spróbuj nazwać $CuCl_2$, $N_2O_5$ i $HNO_3(aq)$, używając tego samego schematu. Jeśli chcesz pójść o krok dalej, rozwiąż podobne zadanie, w którym punktem wyjścia jest nazwa, a trzeba zapisać wzór.