Химия. Изучаем химию химическая номенклатура. Учебное пособие

ирусского названия менее электроотрицательного элемента

вродительном падеже, указывая в скобках римскими цифрами степень окисления этого элемента:

SO3 – оксид серы(VI), формула читается как «эс-о-три»; Cr2O3 – оксид хрома(III), формула читается как «хром-два-

о-три».

Степень окисления элемента, образующего оксид, можно не указывать, если элемент в своих соединениях проявляет только одну степень окисления. Это, например, оксиды щелочных и щелочноземельных металлов: Na2O – оксид натрия, CaO – оксид кальция.

Иногда для оксидов используют систему названий, в которых вместо степени окисления элемента, образующего оксид, указывают с помощью греческих числительных количество атомов кислорода в оксиде: CO – монооксид углерода; TiO2 – диоксид титана; SO3 – триоксид серы.

Различают оксиды солеобразующие и несолеобразующие. Примерами несолеобразующих оксидов служат SiO – оксид кремния(II), N2O – оксид азота(I), NO – оксид азота(II).

Солеобразующие оксиды делятся на основные, кислотные и амфотерные. Основные оксиды образованы металлами в низких степенях окисления: Na2O, BaO, MnO, NiO. Кислотные оксиды образованы неметаллами и металлами в высоких степенях окиcления: SO2, P2O5, CrO3, Mn2O7. К амфотерным оксидам относятся ZnO, BeO, Al2O3, MnO2 и др.

Оксиды могут содержать группу атомов кислорода, связанных между собой (–O–O–, или O22− ). Такие соединения называют пероксидами:

H2O2 – пероксид водорода; Na2O2 – пероксид натрия; BaO2 – пероксид бария.

Пример 3.3

Составим формулу оксида марганца(VII), т.е. оксида, в котором степень окисления марганца равна +7. При составлении формулы этого оксида запишем последовательно, указав степени окисления, атомы марганца и кислорода:

21

Mn+7O–2.

Определим наименьшее общее кратное (НОК) положительного и отрицательного зарядов: 7 · 2 = 14. Разделим НОК на величину заряда марганца: 14/7 = 2 и получим число атомов марганца в молекуле оксида. Разделим НОК на величину взятого по модулю заряда атома кислорода: 14/2 = 7 и получим число атомов кислорода в молекуле оксида. Полученные таким образом числа атомов марганца и кислорода запишем около каждого элемента нижними индексами:

Mn2+7O7−2 (читается – «марганец-два-о-семь»).

Зная степени окисления элементов, можно составлять формулы любых бинарных соединений.

Халькогениды

К халькогенидам относят бинарные соединения серы, селена и теллура с менее электроотрицательными элементами (кислород тоже относится к халькогенам, но его соединения рассматриваются отдельно). Степень окисления халькогена в халькогенидах равна –2. Формулу халькогенида можно представить в виде Э2Sz, где z – степень окисления элемента Э, образующего халькогенид. Названия халькогенидов образуют согласно систематической номенклатуре от корня латинского названия халькогена с суффиксом «-ид» и русского названия менее электроотрицательного элемента в родительном падеже. Римскими цифрами в скобках указывают степень окисления этого элемента:

ZnS – сульфид цинка; Cu2Se – селенид меди(I); K2Te – теллурид калия;

CS2 – дисульфид углерода (сероуглерод).

Водные растворы водородных соединений серы, селена и теллура являются бескислородными кислотами:

H2S – сероводородная кислота; H2Se – селеноводородная кислота; H2Te – теллуроводородная кислота.

22

Гидриды

К гидридам относят бинарные соединения водорода с металлами или неметаллами, имеющими значение электроотрицательности меньшее, чем у водорода. Степень окисления водорода в гидридах равна –1. Примеры названий гидридов:

NaH – гидрид натрия; CaH2 – гидрид кальция.

Для гидридов элементов четвертой и пятой групп Периодической системы применяют специальные названия, используя суффиксы «-ан» и «-ин»:

SiH4 – силан; SnH4 – станнан; PH3 – фосфин; AsH3 – арсин; BiH3 – висмутин.

Карбиды

Карбиды представляют собой бинарные соединения углерода с менее электроотрицательным элементом, металлом или неметаллом, поэтому в группе карбидов не рассматриваются такие соединения углерода, как оксиды и галогениды. Степень окисления углерода в карбиде равна –4. Примеры названий карбидов:

SiC – карбид кремния; Mg2C – карбид магния; Al4C3 – карбид алюминия.

Карбиды переходных металлов имеют, как правило, нестехиометрический состав.

Нитриды

Нитриды – это бинарные соединения азота с менее электроотрицательным элементом, в которых азот проявляет свою низшую степень окисления, равную –3. Примеры названий нитридов:

BN – нитрид бора; Ca3N2 – нитрид кальция; Cl3N – нитрид хлора(I).

23

Для соединений азота с водородом применяют специальные названия, сохраняя традиционную форму записи, например: NH3 – аммиак (систематическое название – нитрид водорода).

Ионные производные аммиака называются так: NH4+ – аммоний;

NH2− – амид;

NH2– – имид;

N3– – нитрид.

Примеры соединений, содержащих ионные производные аммиака: NH4Br – бромид аммония; KNH2 – амид калия; Na2NH – имид натрия; Li3N – нитрид лития.

Фосфиды

Фосфиды являются бинарными соединениями фосфора с менее электроотрицательным элементом, в которых фосфор проявляет степень окисления, равную –3. Примеры названий фосфидов:

Na3P – фосфид натрия; Ca3P2 – фосфид кальция.

Соединения фосфора с водородом имеют специальные названия и рассматриваются как гидриды.

Упражнения

3.3.  Составьте формулы оксидов алюминия, магния, кобальта(II), серы(VI), хлора(VII).

3.4.  Прочитайте формулы и назовите соединения бария: BaO, BaH2, BaS, BaCl2, Ba3P2.

3.5.  Прочитайте формулы и назовите соединения меди: Cu2O, CuBr2, Cu2Se, CuI.

3.6.  Прочитайте формулы и назовите серосодержащие соединения: H2S, SO2, SCl6, Cr2S3. Определите степень окисления серы в каждом из соединений.

3.7.  Составьте формулы следующих бинарных соединений: оксид молибдена(VI), сульфид хрома(III), гидрид лития, оксид натрия, карбид бария.

24

3.3. Гидроксиды

Гидроксиды рассматривают как гидраты (продукты присоединения воды) основных или амфотерных оксидов. Молекулы гидроксидов состоят из катиона металла Mez+ (или неметаллического катиона аммония NH+4 ) и связанных с ним гидроксильных ионов OH–. Формулу гидроксида можно представить как Mez+(OH)z, где z – число гидроксильных групп, равное заряду катиона металла.

Давая систематическое название гидроксиду, используют групповое слово «гидроксид» и название металла в родительном падеже. Для металлов, проявляющих переменную степень окисления, ее указывают в скобках римскими цифрами, например:

NaOH – гидроксид натрия, читается – «натрий-о-аш»; Ba(OH)2 – гидроксид бария, читается – «барий-о-аш-

дважды»;

Zn(OH)2 – гидроксид цинка, читается – «цинк-о-аш- дважды»;

Fe(OH)2 – гидроксид железа(II), читается – «феррум-о-аш- дважды»;

Fe(OH)3 – гидроксид железа(III), читается – «феррум-о-аш- трижды».

Если гидроксид содержит и оксидные, и гидроксидные анионы одновременно, то систематические названия дополняются числовыми приставками, например:

TiO(OH)2 – дигидроксид-оксид титана; BiOOH – гидроксид-оксид висмута; MnO(OH)2 – дигидроксид-оксид марганца.

Для соединений металлов, содержащих группу O(OH), наряду со систематическими названиями используют традиционные названия с приставкой «мета-», например:

AlO(OH) – метагидроксид алюминия; CoO(OH) – метагидроксид кобальта(III); NiO(OH) – метагидроксид никеля(III); BiO(OH) – метагидроксид висмута(III).

25

Свойства гидроксидов проявляет и соединение NH3 · H2O. Его рекомендуется называть гидратом аммиака, хотя ранее не вполне корректно называли гидроксидом аммония и записывали формулу в виде гидроксида.

Упражнения

3.8.  Составьте формулы гидроксидов лития, кальция, алюминия, ванадия(II), никеля(III), хрома(III).

3.9.  Прочитайте формулы и назовите вещества: Co(OH)2, Sr(OH)2, V(OH)3, Cu(OH)2, KOH.

3.10.  Напишите формулы гидроксидов, соответствующих следующим оксидам: Na2O, BaO, Cr2O3.

3.4. Кислоты

Кислоты – это сложные вещества, состоящие из атомов водорода (которые могут замещаться на атом металла) и кислотных остатков. Кислотные остатки могут быть представлены как группой атомов, так и одним атомом.

В соответствии с традиционной функциональной номенклатурой кислоты рассматриваются как соли водорода, поэтому в формуле кислоты на первом месте всегда стоит водо R – кислотный остаток; n – число атомов водорода в молекуле кислоты. Заряд иона кислотного остатка всегда отрицателен и равен числу атомов водорода в кислоте.

Число атомов водорода в молекуле кислоты, которые могут быть замещены на металл, называется ее основностью. Кислоты, в составе которых имеется один атом водорода, называют одноосновными, два атома водорода – двухосновными и т.д.

Названия бескислородных кислот производят, добавляя к корню русского названия элемента, образующего кислоту, суффикс «-о-» и слово «водородная»:

HBr – бромоводородная кислота, читается – «аш-бром»; H2S – сероводородная кислота, читается – «аш-два-эс»; HCN – циановодородная кислота, читается – «аш-цэ-эн».

Систематическое название кислородсодержащей кислоты включает две части: электроположительную (кати-

26

оны – атомы водорода) и электроотрицательную (анион – кислотный остаток). Двигаясь справа налево, сначала дают название аниону в именительном падеже, а затем катиону в родительном падеже. Называя анион, перечисляют атомы в его составе: первым указывают атомы кислорода, обозначив числовой приставкой их число в данной молекуле, затем тот элемент, который образует кислоту, приведя его латинское название с суффиксом «-ат» и указав в скобках степень его окисления. Вторая составляющая названия – название катиона (водорода). Давая название кислоты по систематической номенклатуре, важно помнить, что в названии аниона суффикс «-ат» используется всегда, независимо от степени окисления элемента, образующего кислоту, например:

HNO3 – триоксонитрат(V) водорода; H2CO3 – триоксокарбонат(IV) водорода; H2SO4 – тетраоксосульфат(VI) водорода;

H2Cr2O7 – гептаоксодихромат(VI) водорода.

На практике гораздо чаще используют традиционные названия кислородсодержащих кислот. Они также состоят из двух слов, одно из которых – слово «кислота» – является объединяющим, оно стоит на втором месте. А на первом месте стоит прилагательное, образованное от корня русского названия элемента, образующего кислоту, с добавлением соответствующего суффикса и окончания «-ая».

Суффиксы «-н-», «-ев-» или «-ов-» используют, если в кислородсодержащей кислоте элемент находится в единственной или высшей степени окисления:

H2S+6O4 – серная кислота;

HN+5O3 – азотная кислота; HMn+7O4 – марганцовая кислота; H2Cr+6O4 – хромовая кислота.

Суффикс «-новат-» используют, если элемент находится в промежуточной степени окисления +5:

HCl+5O3 – хлорноватая кислота; HI+5O3 – иодноватая кислота.

27

Суффикс «-(ов)ист-» используют, если элемент находится в промежуточных степенях окисления +3 и +4:

HCl+3O2 – хлористая кислота; H2S+4O3 – сернистая кислота; HN+3O2 – азотистая кислота; HAs+3O2 – мышьяковистая кислота.

Суффикс «-новатист-» используют, если элемент находится в промежуточной степени окисления +1:

HCl+1O – хлорноватистая кислота; HI+1O – иодноватистая кислота.

Кислоты рассматриваются как гидраты кислотных оксидов. В зависимости от числа молекул воды, присоединенных к оксиду, число атомов кислорода в составе кислоты будет разным. Если кислотообразующий элемент, находясь в одной и той же степени окисления, образует две кислоты, с разным числом атомов кислорода, приходящихся на один атом кислотообразующего элемента, то в названии кислоты это отражается приставками «мета-» (число атомов кислорода меньше) или «орто-» (число атомов кислорода больше):

H3P+5O4 – ортофосфорная кислота;

HP+5O3 – метафосфорная кислота.

Для кислородсодержащих кислот, в составе которых имеется два или более центральных атома, применяют групповое название поликислоты. В конкретном названии появляется числовая приставка:

H4P2O7 – дифосфорная кислота; H2S2O7 – дисерная кислота; H2Cr3O10 – трихромовая кислота.

Следует запомнить названия нескольких наиболее часто встречающихся неорганических кислот (табл. 3.1).

28

29

Упражнения

3.11.  Прочитайте формулы и назовите кислоты: H2S,

HNO3, HCl, H2CO3, H3PO4.

3.12.  Дайте названия кислотным остаткам следующих кислот: HCN, H2SO4, HNO2, HBr, HMnO4.

3.13.  Даны следующие кислоты: соляная, хлорная, сернистая, азотная, марганцовая, угольная, сероводородная. Выберите и запишите формулы кислот, в которых кислотообразующий элемент находится в высшей степени окисления.

3.14.  Напишите формулы и названия галогеноводородных кислот.

3.5. Соли

Названия солей связаны с названием кислот. Систематические названия солей связаны с систематическими названиями кислот, например:

Na2SO4 – тетраоксосульфат(VI) натрия; K2Cr2O7 – гептаоксодихромат(VI) калия.

Для многих распространенных кислот в русском языке употребляются традиционные названия. Традиционные названия сохраняются и для солей (см. табл. 3.1).

Международный союз чистой и прикладной химии (ИЮПАК) рассматривает соли как химические соединения, состоящие из катионов и анионов. Соль – продукт реакции взаимодействия кислоты и основания с выделением воды (реакции нейтрализации). При образовании соли происходит замещение атомов водорода в молекуле кислоты на атом металла или замещение гидроксильных групп в молекуле основания на кислотный остаток. В зависимости от степени замещения атомов водорода или гидроксильных групп выделяют соли средние (происходит полное замещение атомов водорода в молекуле кислоты на атомы металла или полное замещение гидроксильных групп в молекуле основания на кислотные остатки), кислые (происходит неполное замещение атомов водорода в молекуле кислоты) и основные (происходит неполное замещение гидроксильных групп в молекуле основания).

30