3.6: Молекулярные соединения: формулы и номенклатура

Молекулярные соединения или ковалентные соединения приводят к тому, что атомы совместно используют электроны, образуя ковалентные связи. Поскольку переноса электронов не происходит, молекулярные соединения не содержат ионов; вместо этого они состоят из дискретных, нейтральных молекул.  

Поскольку ковалентные соединения образуются из комбинации неметаллов, периодическая таблица может помочь распознать многие из них. Положение элементов соединения в периодической таблице может предсказать, является ли соединение ионным или ковалентным (хотя есть исключения).

Характеристики соединения молекулярных соединений отличаются от ионных соединений, и они называются также с помощью другой системы. Заряды катионов и анионов определяют их отношения в ионных соединениях, поэтому указание имен ионов дает достаточную информацию для определения химических формул. Однако, так как ковалентное связывание позволяет значительно колебаться в коэффициентах комбинации атомов в молекуле, названия молекулярных соединений должны явно идентифицировать эти соотношения.

Молекулярные соединения, состоящие из двух элементов  

Когда два неметаллических элемента образуют молекулярное соединение, часто возможно несколько сочетаний. Например, углерод и кислород могут образовывать соединения CO и CO₂. Поскольку эти вещества имеют разные свойства, они не могут иметь одно и то же название (они не могут быть названы окись углерода). Для этого используются префиксы, определяющие количество атомов каждого элемента. Название более металлического элемента (расположенного дальше слева и/или внизу периодической таблицы) следует первым, за которым следует название более неметаллического элемента (расположенного дальше справа и/или сверху) с его концовкой, измененной на суффикс –ide. Греческие префиксы обозначают числа атомов каждого элемента.

При наличии только одного атома первого элемента префикс моно- обычно удаляется из этой детали. Таким образом, CO называется угарным газом, а CO₂ называется углекислым газом. Когда рядом находятся два гласных, греческий префикс обычно отбрасывается. Диоксид серы (SO₂), гептафторид йода (IF₇) и диоксид азота (NО₂) — названия некоторых молекулярных соединений, состоящих из двух элементов.

В химии некоторые молекулярные соединения, как правило, представлены с использованием общих имен, а не химических названий. Например, хотя НИ ОДИН из них не называется оксидом азота, его правильным названием является окись азота. Точно так же N2O известен как закись азота, хотя он является моноксидом динитрогена. H2O обычно называется водой, а не диоксидом водорода.

Бинарные кислоты

Некоторые соединения, содержащие водород, являются членами важного класса веществ, известных как кислоты. Многие из этих соединений высвобождение ионов водорода, H⁺, при растворении в воде. Для обозначения этого отличного химического свойства смеси воды и кислоты присваивается название, производное от названия соединения.

Если соединение представляет собой бинарную кислоту (состоящую из водорода и другого неметаллического элемента), то сначала слово "водород" заменяется на префикс Hydro-. Название неметаллического элемента изменяется путем добавления суффикса -ic, за которым следует добавление слова "acid". Например, когда газ HBR (бромистый водород) растворяется в воде, раствор называется гидробромической кислотой.

Оксикислоты

Оксикислоты — это соединения, содержащие водород, кислород и, по крайней мере, еще один элемент, и связываются таким образом, чтобы придать соединения кислые свойства. Типичные оксикислоты состоят из водорода в сочетании с полиатомным, кислородосодержащим ионом.  

Чтобы назвать оксикислоты, опустите ‘водород’ , чтобы начать с корневого названия аниона. Замените –ate на –ic или –ite на –ous и добавьте в конце термин «кислота», например, к имени H2CO₃, ‘водород’ пропущен, –атт карбоната заменяется на –ic, и добавляется кислота. Таким образом, H2CO₃ является карбоновой кислотой.  

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 2.6: Молекулярные и ионные соединения и Openstax, Химия 2е изд., раздел 2.7: Химическая номенклатура.

Молекулярные соединения образованы атомами двух или более неметаллических элементов, соединенных ковалентными связями. Однако одни и те же элементы могут сочетаться в разных соотношениях, давая разные молекулярные соединения. Следовательно, каждое молекулярное соединение описывается с использованием различных химических формул и систематического названия, основанного на количестве атомов составляющих его элементов.

В номенклатуре бинарных молекулярных соединений более металлоподобный элемент, расположенный слева и внизу периодической таблицы, называют последним. Перед ним идет обозначение неметаллического элемента. Числовые индексы обозначают количество атомов каждого элемента.

Эти бинарные молекулярные соединения названы в формате, начинающемся с греческой приставки, указывающей количество атомов первого элемента, за которой следует название элемента. Приставка моно-обычно опускается для первого элемента. Первая греческая приставка обозначает количество атомов первого элемента, за ней следует название элемента, оканчивающееся суффиксом ид"Следовательно, два различных молекулярных соединения углерода и кислорода, CO2 и C2O, называются диоксид углерода и монооксид углерода соответственно.

Кислоты, которые представляют собой водородсодержащие молекулярные соединения, которые диссоциируют на ионы водорода и анионы в воде, имеют аналогичную номенклатуру. В формуле кислот сначала называют водород, а затем неметаллические элементы. Кислоты можно разделить на бинарные кислоты и оксикислоты, в зависимости от составляющих их элементов.

Бинарные кислоты состоят из водорода и неметалла. В номенклатуре используется основа водородная"перед которой указывают название неметаллической основы, и слово кислота"Бинарная кислота HF называется фтористоводородной кислотой. С другой стороны, оксикислоты содержат водород и оксианион, состоящий из неметалла и кислорода.

Названия оксикислот зависят от конечного суффикса в названии оксианиона. Для оксианионов, оканчивающихся на ат"используется базовое название оксианиона, за которым следует суффикс овая"заканчивающийся термином кислота"Кислота, содержащая ионы водорода и ацетат-ионы, называется этановой кислотой. Для оксианионов, оканчивающихся на ит"используется базовое название оксианиона, за которым следует суффикс истая"заканчивающийся термином кислота"Кислота, содержащая ионы водорода и сульфит-ионы, называется сернистой кислотой.