ZÁKLADY NÁZVOSLOVIA ANORGANICKÝCH LÁTOK (Chémia pre 1. roč. gymn. s.64-78;

1. -1- -2- ZÁKLADY NÁZVOSLOVIA ANORGANICKÝCH LÁTOK Seminár z CH 6 (8. vyuč. hod.) Chemické vzorce ZÁKLADY NÁZVOSLOVIA ANORGANICKÝCH LÁTOK (Chémia pre 1. roč. gymn. s.64-78; Základom označenia zlúčenín vzorcom je poznanie ich zloženia a štruktúry. Prostriedkami na tvorbu vzorcov zlúčenín sú značky prvkov, indexy, bodky, čiarky, zátvorky atď. Poznáme viacero druhov chemických vzorcov zlúčenín, ktoré vyjadrujú rôzne chemické osobitosti zlúčeniny a poskytujú rôzne množstvo informácií. Niektoré vzorce vzorce charakterizujú zloženie zlúčeniny (stechiometrický, molekulový), iné poskytujú informácie o štruktúre zlúčeniny (štruktúrny, elektrónový štruktúrny). Na to, aby si chemici na celom svete vzájomne rozumeli, je potrebné, aby používali označovanie látok jednotne. Toto označovanie nazývame chemické názvoslovie (nomenglatúra). Je to súbor pravidiel, podľa ktorých sa tvoria názvy a vzorce látok. Tieto pravidlá sa v názvosloví anorganických či organických zlúčenín prispôsobujú odporúča- niam IUPAC (Medzinárodná únia pre čistú a aplikovanú chémiu). O chemických látkach ako jednej z foriem hmoty už viete veľa nielen zo základnej školy, ale aj z učiva o látkach a ich klasifikácii v učebnici chémie. Viete, že látky delíme na chemicky čisté látky a zmesi. Medzi chemicky čisté látky patria chemické prvky a chemické zlúčeniny, ktorých zloženie možno napísať pomocou chemického vzorca. Názov zlúčenín je slovným vyjadrením ich chemického zloženia a štruktúry. Ak poznáme chemický vzorec, vieme určiť názov chemickej zlúčeniny a naopak. Medzi základné vzorce anorganických zlúčenín patria: 1. Stechiometrický (v organickej chémii – empirický) vzorec Stechiometrický vzorec vyjadruje základné (stechiometrické) zloženie zlúčeniny z prvkov, ktorých zastúpenie je dané pomerom počtu ich atómov. Pomer možno určiť zo známeho obsahu jednotlivých prvkov získaného experimentálnou analýzou. Napríklad: H2O, NO2, P2O5 . Z pomeru počtu atómov v stechiometrickom vzorci sa dá (pomocou n a M) určiť pomer hmotností prvkov v zlúčenine. Napríklad zo stechiometrického vzorca uhličitanu vápenatého CaCO3 vyplýva, že 100,06 g CaCO3 obsahuje 40,08 g Ca, 12,01 g C a 47,97 g O. Názvy a značky chemických prvkov Chemický prvok je chemicky čistá látka zložená z atómov s rovnakým protónovým číslom. Každý prvok má medzinárodný vázov latinského, gréckeho, prípadne iného pôvodu a národný názov. Značku (symbol) prvku tvorí začiatočné veľké písmeno medzinárodného názvu a pri väčšine prvkov je doplnené o niektoré malé písmeno tohto názvu. Napríklad prvok sodík (medzinárodný názov natrium) má značku Na, prvok uhlík (medzinárodný názov carboneum) má značku C. O H Zo známeho stechiometrického vzorca zlúčeniny možno teda vyjadriť zloženie zlúčeniny v hmotnostných zlomkoch, ktoré sú dané pomerom hmotností jednotlivých prvkov k hmotnosti zlúčeniny. Hmotnostné zlomky najčastejšie vyjadrujeme v %. H 2. Molekulový (sumárny) vzorec Molekulový vzorec vyjadruje skutočný počet atómov jednotlivých prvkov v molekule zlúčeniny. Je totožný so stechiometrickým vzorcom alebo je jeho celočíselným násobkom. Na určenie molekulového vzorca je potrebné stanoviť molárnu hmotnosť molekuly zlúčeniny. Napríklad: H2O, N2O4, P2O10 . Medzinárodné a slovenské názvy prvkov a ich značky sú uvedené v periodickej tabuľke prvkov. Rovnaké názvy a značky, ktoré sa používajú na označenie prvkov, sa používajú aj na označenie atómov týchto prvkov. Molekuly prvkov sa označujú vzorcom, napr. O2, O3, P4, S8 . Počet atómov tvoriacich molekulu sa uvádza za značkou prvku ako pravý dolný index. Tento počet sa pri tvorbe systémového názvu uvádza pomocou číslovkovej predpony pred slovenským názvom. Napríklad: O2 – dikyslík, O3 – trikyslík (ozón – tzv. tradičný názov), P4 – tetrafosfor, S8 – oktasíra. Hδ+– Cl δ– – – – H – O – H – – 3. Štruktúrny (konštitučný rozvinutý) vzorec Štruktúrny vzorec znázorňuje konštitúciu molekuly, t. j. poradie a spôsob, akým sú atómy v molekule viazané v tzv. rozvinutej (nezjednodušenej) podobe. Spojnice medzi symbolmi atómov nevyjadrujú ani relatívnu dĺžku väzby, ani uhly, ktoré väzby zvierajú. Napríklad štruktúrny vzorec vody je: H – O – H Názvy a vzorce anorganických zlúčenín 4. Elektrónový štruktúrny vzorec Chemická zlúčenina je chemicky čistá látka zložená z rovnakých molekúl, ktoré vznikli zlúčením atómov viacerých prvkov.Zlúčeninou je napríklad voda, kyselina sírová, chlorid sodný. Elektrónový štruktúrny vzorec znázorňuje konštitúciu molekuly vrátanie znázornenia usporiadania valenčných elektrónov jednotlivých atómov. Elektróny sa označujú pri symbole prvku bodkami, neväzbový elektrónový pár dvoma bodkami alebo čiarkou, väzbový elektrónový pár sa označuje čiarkou medzi zlúčenými atómami. Napríklad elektrónový štruktúrny vzorec vody je: Podľa počtu prvkov tvoriacich zlúčeninu možno rozlíšiť zlúčeniny: • dvojprvkové – HCl, CaO, • trojprvkové – NaOH, HNO3 , • viacprvkové – bielkoviny, plasty. Zlúčeniny sa podobne ako prvky označujú názvom a vzorcom. Vzorce majú kvalitatívny (z ktorých prvkov je zlúčenina zložená) a kvantitatívny význam (pomer počtu atómov jednotlivých prvkov v zlúčenine). Napríklad vzorec kyseliny sírovej je H2SO4. Molekula kyseliny sírovej je zložená z atómov vodíka, síry a kyslíka. Pomer počtu atómov H : S : O je 2 : 1 : 4. Čiastkové (parciálne) náboje na atómoch v polárnych molekulách sa označujú symbolom δ+ a δ– najčastejšie vpravo hore vedľa značky prvku. Napríklad vzorec chlorovodíka je: Formálny náboj na atóme v molekule sa označuje znamienkom + alebo – , prípadne znamienkom v krúžku, predovšetkým v organickej chémii. Cvičenie 1 5. Geometrický vzorec Geometrický vzorec znázorňuje priestorové usporiadanie atómov alebo iónov v molekule. Uveďte kvalitatívny a kvantitatívny význam vzorca vody H2O. 6. Funkčný (konštitučný racionálny) vzorec Funkčný vzorec znázorňuje konštitúciu zlúčeniny v racionálnej (zjednodušenej) podobe, pričom vyjadruje charakteristické atómové zoskupenie – funkčnú skupinu atómov. Príkladom funkčného vzorca v anorganickej chémii je vzorec dusitanu amónneho NH4NO2 , ktorého stechiometrický vzorec je H2NO. Ďalším je vzorec modrej skalice CuSO4 . 5 H2O, v ktorej vzorci sa molekuly kryštálovej vody oddeľujú od základného vzorca bodkou a ich počet sa vyjadruje číslicou (viac názvoslovie hydrátov). Riešenie 1 Je to dvojprvková zlúčenina vodíka a kyslíka. Jedna molekula vody je zložená z dvoch atómov vodíka a jedného atómu kyslíka. Ich pomer je 2 :1.

2. -3- -4- ZÁKLADY NÁZVOSLOVIA ANORGANICKÝCH LÁTOK Seminár z CH 6 (8. vyuč. hod.) Oxidačné číslo Okrem dvojslovných názvov sa v slovenskom názvosloví anorganických zlúčenín používajú aj tzv. triviálne názvy, napríklad voda (H2O), peroxid vodíka (H2O2), amoniak (NH3), sulfán (H2S) atď. Pre ich tvorbu pravidlá nie sú, tieto názvy sa treba naučiť. Nie je z nich možné určiť zloženie zlúčeniny. Základom slovenského názvoslovia anorganických zlúčenín je pojem oxidačné číslo. ½ hemi- 4 tetra- 8 okta- 12 dodeka- Oxidačné číslo je počet chýbajúcich (kladné oxidačné číslo) alebo nadbytočných (záporné oxidačné číslo) elektrónov v atóme prvku za predpokladu, že jeho chemické väzby sa považujú za iónové. 1 mono-* 5 penta- 9 nona- 13 trideka- Vyjadrovanie oxidačného čísla v názvoch dvojprvkových zlúčenín • Záporné oxidačné číslo atómu prvku vyjadruje prípona –id podstatného mena dvojslovného názvu zlúčeniny, pripojená ku kmeňu latinského názvu prvku. Veľkosť záporného oxidačného čísla príponu neovplyvňuje, je rovnaká (napríklad O–II – oxid, Cl–I – chlorid, H–I – hydrid). Príponu –id majú aj názvy niektorých viacatómových aniónov(napríklad OH–I – hydroxid, CN–I – kyanid). 2 di- 6 hexa- 10 deka- 14 tetradeka- Odvodenie správneho názvu anorganickej zlúčeniny závisí od určenia oxidačného čísla atómov jednotlivých prvkov v zlúčenine. Oxidačné číslo atómu prvku v zlúčenine (skrátene oxidačné číslo prvku) sa odvodzuje od jeho výsledného náboja, či už skutočného, alebo mysleného. Pre výpočet oxidačného čísla sa tento náboj udáva ako násobok elementárneho náboja (e = 1,602.10-19 C). Oxidačné číslo atómu sa potom rovná tomuto násobku. Oxidačné číslo sa označuje rímskou číslicou, ktorá sa píše vpravo hore ako index pri symbole prvku. Rovnako ako náboj môže byť oxidačné číslo kladné alebo záporné, prípadne nula. Nábojové číslo častice určíme ako súčet oxidačných čísel všetkých atómov, ktoré ju tvoria. Nábojové čísla iónov sa označujú arabskými číslicami so znamienkom uvedeným za číslicou vpravo hore, napríklad Ca2+, O2-. 3 tri- 7 hepta- 11 undeka- atď. • Kladné oxidačné číslo prvku v katiónoch, kyslíkatých kyselinách a soliach vyjadruje osem názvoslovných prípon (tab. 5.1). V prípade katiónov a kyslíkatých kyselín je to prípona prídavného mena (kladná zložka zlúčeniny – katión), pri soliach kyslíkatých kyselín je to prípona pre podstatné meno (záporná zložka zlúčeniny – anión). *Predpona pre jednotku (mono) sa zvyčajne neuvádza. Pravidlá na určovanie oxidačných čísel atómov prvkov 1. Oxidačné číslo voľného atómu prvku alebo atómu viazaného v molekule prvku je 0 (napr. Na0, Cl20, P40, S80 ). 2. Oxidačné číslo ľubovoľného jednoatómového iónu sa rovná jeho nábojovému číslu, napríklad oxidačné číslo draselného katiónu (K+) je I, železitého katiónu (Fe3+ ) je III, sulfidového aniónu (S2-) je –II, chloridového aniónu (Cl– ) je –I. 3. Nábojové číslo amónneho katiónu (NH4+), ako aj oxóniového katiónu (H3O+) je I. 4. Nábojové číslo hydroxidového aniónu (OH– ) je –I. 5. Oxidačné číslo atómu vodíka v zlúčeninách, napr. H2O, NH3, HCl je vždy I, len v hydridoch kovov, napr. NaH a CaH2 je –I. 6. Oxidačné číslo atómu kyslíka v zlúčeninách, napr. H2O, HgO, SO2 je –II, len v peroxidoch, napr. H2O2 je -I a v OF2 je výnimočne II. 7. Oxidačné číslo atómu fluóru je vo všetkých zlúčeninách –I. (Fluór má totiž najväčšiu elektronegativitu, preto jeho oxidačné číslo je vo všetkých zlúčeninách –I.) Atómy ostatných halogénov majú vo väčšine zlúčenín ( v halogenidoch) taktiež oxidačné číslo –I (napr. NaIF–I , AlIIICl3–I ). 8. Atómy alkalických kovov (prvky s1) majú v zlúčeninách oxidačné číslo I (napr. NaOH, KBr). 9. Atómy alkalických zemín (prvky s2 ) majú v zlúčeninách oxidačné číslo II [napríklad Ca(OH)2 , MgSO4 ]. Číslovkové predpony používané v názvosloví V prípade potreby sa na vyjadrenie zloženia a štruktúry zlúčeniny v jej názve používajú jednoduché číslovkové predpony tab. 5.2. Tabuľka 5.2 Číslovkové predpony 10. Vo vzorcoch viacatómových častíc (molekúl, iónov) sa oxidačné číslo atómov jednotlivých prvkov určí tak, že sa elektróny, ktoré sa zúčastňujú na väzbe, vždy pridelia atómom s väčšou elektronegativitou. Záporné oxidačné číslo bude mať atóm s väčšou elektronegativitou, kladné oxidačné číslo atóm s menšou elektronegativitou. Napríklad SIVO2–II . Prípona Tabuľka 5.1 NH4 + Oxidačné číslo prídavného mena podstatného mena (anión) 11. Súčet oxidačných čísel atómov prvkov: a) v elektroneutrálnej molekule zlúčeniny sa rovná 0 [ napr. CaII CIVO3–II , 1.II + 1.IV + 3.(–II) = VI + (–VI) = 0 ], b) vo viacatómovom ióne sa rovná jeho nábojovému číslu [napr. (SVIO4–II)2–, 1.VI + 4.(–II) = VI + ( –VIII) = – 2 ]. katiónu kyslíkatej kyseliny soli kyslíkatej kyseliny Tvorba názvov a vzorcov anorganických zlúčenín I -ný -ná -nan Názov väčšiny anorganických zlúčenín sa skladá z dvoch slov, podstatného mena a prídavného mena. – Podstatné meno označuje zápornú zložku (s väčšou hodnotou elektronegativity) zlúčeniny – anión a udáva druh zlúčeniny (napríklad oxid, hydroxid, kyselina, chlorid, síran). – Prídavné meno označuje kladnú zložku (s menšou hodnotou elektronegativity) zlúčeniny – katión. Príponu prídavného mena ku kmeňu slova slovenského názvu prvku určuje oxidačné číslo atómu prvku (napríklad NaI sod-ný, FeIII želez-itý, CIV uhl-ičitý). V slovenskom názvosloví sa pri tvorbe názvu dodržiava poradie slovných druhov. Ako prvé sa v názve zlúčeniny udáva podstatné meno a za ním prídavné meno. Vo vzorci je toto poradie opačné. Ako prvá sa píše katiónová zložka a potom aniónová zložka. 1. Uveďte oxidačné čísla atómov prvkov v zlúčeninách: II -natý -natá -natan a) Ag2S , b) ClF, c) Ca(OH)2 , d) HClO3 , e) NH3 , f) V2O5 , g) H2O2 , h) H3BO3, ch) KMnO4 , i) Cr(NO3)3 . III-itý -itá -itan IV-ičitý -ičitá -ičitan Otázky a úlohy V -ičný, -ečný -ičná, -ečná -ičnan, -ečnan 2. Uveďte názvy katiónov ( prídavné meno): VI-ový -ová -an Ba2+ VII -istý -istá -istan Li+ Fe2+ Sn2+ K+ Pb2+ Co2+ Ge4+ Hg2+ Al3+ Napríklad: chloridsodný NaCl; oxidhlinitýAl2O3; uhličitanvápenatý CaCO3 VIII -ičelý -ičelá -ičelan