การเรียกชื่อสารประกอบเคมี — กฎ IUPAC และแบบฝึกหัด

การเรียกชื่อสารประกอบเคมี ให้เริ่มจากตัดสินใจก่อนว่าสารนั้นเป็นสารประกอบชนิดใด ในโจทย์เคมีพื้นฐานส่วนใหญ่ การแบ่งที่ใช้ได้ดีคือ สารประกอบไอออนิก สารประกอบโมเลกุลแบบทวิธาตุ หรือกรดในสารละลายน้ำ

เมื่อจำแนกได้ถูกต้องแล้ว กฎการเรียกชื่อมักสั้นและตรงไปตรงมา: สารประกอบไอออนิกใช้ชื่อไอออน สารประกอบโมเลกุลใช้คำนำหน้า และกรดขึ้นอยู่กับว่าสูตรนั้นถูกเรียกชื่อในสภาพที่อยู่ในน้ำหรือไม่

วิธีเรียกชื่อสารประกอบเคมีให้เร็ว

ใช้ลำดับนี้กับโจทย์การเรียกชื่อระดับเริ่มต้นได้เกือบทุกข้อ:

1. ตัดสินใจก่อนว่าสูตรนั้นเป็นสารประกอบไอออนิก โมเลกุล หรือกรดในน้ำ
2. เรียกชื่อส่วนแรก: แคตไอออนหรือธาตุตัวแรก
3. เรียกชื่อส่วนที่สองด้วยคำลงท้ายที่ถูกต้องหรือชื่อไอออนคงที่
4. ใส่เลขโรมันถ้าโลหะนั้นมีประจุที่พบบ่อยได้มากกว่าหนึ่งค่า
5. ตรวจสอบเงื่อนไขอีกครั้งถ้ามีไฮโดรเจนอยู่ เพราะกรดในสารละลายน้ำใช้รูปแบบการเรียกชื่อที่ต่างออกไป

ขั้นตอนนี้เร็วกว่าการท่องชื่อทีละตัว เพราะมันช่วยบอกว่าควรใช้กฎข้อไหนจริง ๆ

สารประกอบไอออนิก: เรียกชื่อแคตไอออนก่อน แล้วตามด้วยแอนไอออน

สำหรับสารประกอบไอออนิกอย่างง่าย ให้เขียนชื่อแคตไอออนก่อน แล้วตามด้วยชื่อแอนไอออน ถ้าแอนไอออนเป็นอโลหะเดี่ยว คำลงท้ายมักเปลี่ยนเป็น $-ide$

ตัวอย่างเช่น:

• $NaCl$ คือ sodium chloride
• $MgO$ คือ magnesium oxide
• $CaBr_2$ คือ calcium bromide

อย่าใช้คำนำหน้าอย่าง di- หรือ tri- กับสารประกอบไอออนิกทั่วไป

เลขโรมัน: ใช้กับโลหะที่มีได้หลายประจุ

โลหะบางชนิดสามารถเกิดเป็นไอออนที่มีประจุได้มากกว่าหนึ่งค่าที่พบบ่อย ในกรณีเหล่านี้ ชื่อสารประกอบจะมีเลขโรมันเพื่อแสดงประจุของโลหะ

chloride คือ $Cl^-$ ดังนั้น:

• $FeCl_2$ คือ iron(II) chloride
• $FeCl_3$ คือ iron(III) chloride

ชื่อแตกต่างกันเพราะประจุของเหล็กต่างกัน ถ้าโลหะนั้นมีประจุมาตรฐานเพียงค่าเดียวในเคมีพื้นฐาน เช่น sodium หรือ calcium ก็ไม่ต้องใช้เลขโรมัน

สารประกอบโมเลกุล: คำนำหน้าบอกจำนวนอะตอม

ถ้าสารประกอบนั้นประกอบด้วยอโลหะล้วน ในการเรียกชื่อระดับพื้นฐานมักใช้คำนำหน้าภาษากรีกเพื่อบอกจำนวนอะตอมที่มีอยู่

คำนำหน้าที่พบบ่อย ได้แก่ mono-, di-, tri-, tetra- และ penta- ส่วนธาตุตัวที่สองมักลงท้ายด้วย $-ide$

ตัวอย่างเช่น:

• $CO$ คือ carbon monoxide
• $CO_2$ คือ carbon dioxide
• $N_2O_5$ คือ dinitrogen pentoxide

กฎนี้ใช้กับสารประกอบโมเลกุลแบบทวิธาตุ และไม่ใช้กับสารประกอบไอออนิกมาตรฐาน

ไอออนหลายอะตอมใช้ชื่อมาตรฐานเดิม

ถ้าสูตรมีไอออนหลายอะตอม เช่น nitrate, sulfate, hydroxide, carbonate หรือ ammonium ให้คงชื่อไอออนนั้นไว้ตามเดิม

ตัวอย่างเช่น:

• $NaNO_3$ คือ sodium nitrate
• $CaCO_3$ คือ calcium carbonate
• $NH_4Cl$ คือ ammonium chloride

จุดนี้เป็นแหล่งของความผิดพลาดที่พบบ่อย nitrate และ nitride เป็นคนละไอออน ไม่ใช่ชื่อเดียวกันคนละรูปแบบ

ชื่อกรดขึ้นอยู่กับสภาวะ

การเรียกชื่อกรดขึ้นอยู่กับบริบท สูตรอย่าง $HCl$ ไม่ได้มีชื่อเดียวกันเสมอไป

• $HCl(g)$ คือ hydrogen chloride
• $HCl(aq)$ คือ hydrochloric acid

สำหรับออกซีแอซิดที่พบบ่อย ชื่อกรดมักสัมพันธ์กับออกซีแอนไอออนที่เกี่ยวข้อง:

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

รูปแบบนี้มีความสำคัญเฉพาะเมื่อสารนั้นถูกเรียกชื่อเป็นกรดในรูปสารละลายน้ำจริง ๆ

ตัวอย่างทำโจทย์: $Fe(NO_3)_3$

ตัวอย่างนี้รวบรวมกฎหลักไว้ในที่เดียว

ขั้นที่ 1: จำแนกชนิดของสาร

$Fe(NO_3)_3$ มีทั้งโลหะและไอออนหลายอะตอม ดังนั้นจึงเป็นสารประกอบไอออนิก

ขั้นที่ 2: ระบุแอนไอออน

$NO_3^-$ คือ nitrate เนื่องจากเป็นไอออนหลายอะตอม ชื่อจึงคงเป็น nitrate

ขั้นที่ 3: หาประจุของโลหะ

ไอออน nitrate แต่ละตัวมีประจุ $-1$ เมื่อมี nitrate 3 ตัว ประจุลบรวมคือ

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

สารประกอบโดยรวมเป็นกลาง ดังนั้นเหล็กต้องมีประจุ $+3$

ขั้นที่ 4: เขียนชื่อสาร

ชื่อที่ถูกต้องคือ iron(III) nitrate

ตัวอย่างนี้มีประโยชน์เพราะรวมจุดที่นักเรียนมักสับสน 3 เรื่องไว้ด้วยกัน: การเรียกชื่อสารประกอบไอออนิก ไอออนหลายอะตอม และเลขโรมัน

ข้อผิดพลาดในการเรียกชื่อที่นักเรียนมักทำ

ใช้คำนำหน้ากับสารประกอบไอออนิก

$CaCl_2$ คือ calcium chloride ไม่ใช่ calcium dichloride

ลืมใส่เลขโรมัน

iron(II) chloride และ iron(III) chloride เป็นคนละสารประกอบ ดังนั้นเลขโรมันจึงเป็นส่วนหนึ่งของชื่อ ไม่ใช่แค่ของตกแต่ง

เปลี่ยนคำลงท้ายของไอออนหลายอะตอม

nitrate, sulfate และ hydroxide ต้องคงชื่อมาตรฐานเดิมไว้ในสารประกอบที่มีไอออนเหล่านี้

เรียกสารประกอบที่มีไฮโดรเจนทุกตัวว่าเป็นกรด

ชื่อกรดขึ้นอยู่กับบริบท ถ้าสูตรนั้นไม่ได้ถูกเรียกชื่อในฐานะกรดในสารละลายน้ำ ก็อาจต้องใช้ชื่ออื่นที่ถูกต้องแทน

การใช้กฎการเรียกชื่อสารประกอบ

คุณใช้การเรียกชื่อสารประกอบทุกครั้งที่ต้องแปลงระหว่างสูตรเคมีกับภาษาที่เขียนออกมา มันปรากฏในฉลากห้องปฏิบัติการ แบบฝึกหัดในตำรา สมการปฏิกิริยา ข้อมูลความปลอดภัย และข้อสอบ

มันยังใช้ย้อนกลับได้ด้วย เมื่อคุณรู้รูปแบบการเรียกชื่อแล้ว สูตรเคมีจะให้เบาะแสเกี่ยวกับชนิดของสาร รวมถึงไอออนหรือจำนวนอะตอมที่เกี่ยวข้อง

ลองทำโจทย์การเรียกชื่อที่คล้ายกัน

ลองเรียกชื่อ $CuCl_2$, $N_2O_5$ และ $HNO_3(aq)$ โดยใช้ขั้นตอนเดียวกัน ถ้าต้องการไปอีกขั้น ลองทำโจทย์ที่เริ่มจากชื่อสารแล้วให้เขียนสูตรเคมี