Основно съдържание
Химична библиотека
Курс: Химична библиотека > Раздел 1
Урок 3: Наименования и формули на йонни съединения- Именуване на едноатомни йони и йонни съединения
- Често срещани многоатомни йони
- Многоатомни йони
- Именуване на йонни съединения с поливалентен йон
- Решен пример: Намирането на формулата на йонно съединение
- Отгатни заряда на едноатомните йони
- Именуване на йонни съединения
- Открий формулата на йонните съединения
- Именуване на йони и йонни съединения
© 2023 Khan AcademyУсловия за ползванеДекларация за поверителностПолитика за Бисквитки
Именуване на едноатомни йони и йонни съединения
Научи как да именуваш едноатомни йони и йонни съединения, които съдържат едноатомни йони, да предвиждаш зарядите на едноатомни йони и да разбираш техните формули.
Атомите са електрически неутрални, защото броят на протоните (които носят заряд 1+) в ядрото на атома е равен на броя на електроните (които носят заряд 1–) в атома. Резултатът е, че общият положителен заряд на протоните "унищожава" общия отрицателен заряд на електроните и така общият заряд на атома е нула. Въпреки това, повечето атоми могат да приемат или да загубят електрони и когато направят това, броят на електроните става различен от броя на протоните в ядрото. Получената заредена частица се нарича йон.
Катиони и аниони
Когато неутрален атом загуби един или повече електрони, общият брой на електроните намалява, докато броят на протоните в ядрото си остава същият. В резултат атомът се превръща в катион – йон с общ положителен заряд.
Може да протече и обратният процес. Когато един неутрален атом привлече един или повече електрони, броят на електроните се увеличава, а броят на протоните в ядрото си остава същият. В резултат атомът се превръща в анион – йон с общ отрицателен заряд. Можем да илюстрираме това като разгледаме няколко много прости катиона и аниона, които се образуват, когато един водороден атом загуби или привлече един електрон.
Забележка: Водородът е малко необичаен с това, че лесно образува и катиони, и аниони. Повечето елементи образуват само катион или анион. Можеш ли да обясниш защо водородът е в състояние да образува както катиони, така и аниони с електронната му конфигурация? Публикувай спокойно в коментарите в края на статията!
В централната колона имаме една диаграма на единичен неутрален водороден атом. Той съдържа един протон и един електрон; следователно общият заряд е нула. Ако водородът изгуби своя електрон, той образува катиона start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript (лява колона). Катионът start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript има общ заряд 1+ от единия протон в ядрото, тъй като няма електрони, които да се унищожат с положителния заряд. Ако неутралният водород привлече един електрон, се образува анионa start text, H, end text, start superscript, minus, end superscript (дясна колона). start text, H, end text, start superscript, minus, end superscript анионът има общ заряд 1–, защото има един допълнителен електрон в сравнение с общия брой на протоните.
Проверка на концепцията: Един йон съдържа 20 протона и 18 електрона. Какъв елемент е този йон, и какъв е зарядът му?
Определяне на зарядите на едноатомни катиони и аниони
Знаеш ли, че можем да използваме периодичната система, за да предвидим зарядите, които някои елементи ще имат, когато се превърнат в йони? Това е един много удобен и мощен инструмент, който си струва да проучим по-детайлно. Следващата илюстрация обобщава най-честите заряди на елементите в осемте главни групи, или семейства, в периодичната таблица. Не забравяй, че периодичните групи се отнасят до колоните в периодичната таблица, а редовете се наричат периоди. Имай предвид, че тези заряди важат само когато елементите се намират в йонни съединения, тъй като ковалентните съединения не съдържат йони.
Като общо правило елементите от главната група обикновено привличат или губят електрони, за да получат пълен октет от валентни електрони. Когато открием колко електрони е вероятно да загуби или да привлече даден елемент, за да достигне пълен октет, можем да предвидим и заряда на йона. Това изисква най-напред да знаем колко валентни електрона има в неутралния атом.
Съвет: Броят на валентните електрони в неутралния атом е равен на номера на позицията start color #11accd, 1, end color #11accd в новата номерация по номенклатурата IUPAC.
Елементи, които образуват катиони
За групи 1, 2, 13 и 14 неутралните атоми на елементите съдържат един до четири валентни електрона и обикновено отделят тези валентни електрони, за да се получат йони – въглеродът понякога е изключение от тази тенденция, тъй като той може и да приеме четири електрона, за да се получи \text C, start superscript, 4, minus, end superscript анион. Тъй като полученият йон има по-малко електрони, отколкото протони, общият му заряд е положителен. Големината на заряда е равна на броя на отдадените електрони, който е равен на броя на валентните електрони в неутралния атом.
Как бихме можем да отгатнем заряда на алуминиевия йон? Алуминият е в група 13 или IIIA. Тъй като номерът на групата 1, start color #11accd, 3, end color #11accd съдържа start color #11accd, 3, end color #11accd на място 1, зарядът вероятно ще бъде start color #11accd, 3, end color #11accdstart color #11accd, plus, end color #11accd и ще се получи start text, A, l, end text, start superscript, 3, plus, end superscript. Можем също така да се сетим за неутралния атом на алуминия, който отдава своите три валентни електрона, за да се получи start text, A, l, end text, start superscript, 3, plus, end superscript с пълен октет.
Елементи, които образуват аниони
Зарядът на елементите от групи от 15 до 17 обикновено е отрицателен, защото тези елементи са по-склонни да приемат, отколкото да отдават електрони. Следователно зарядът на йона е равен по големина на броя на електроните, постигнали пълен набор от 8 валентни електрони. Можем математически да изчислим големината на заряда като извадим броя на валентните електрони в неутралния атом от 8. Можем да използваме периодичната таблица, за да преброим колко колони вдясно са ни нужни, за да да достигнем благородните газове (група 18), като всяка съседна колона се брои като един електрон, който трябва да бъде приет за достигане на пълния октет.
Ако използваме тези насоки, за да предвидим заряда на серния йон, който е в група 16, можем да предположим, че големината на заряда е: 8, minus, 6, equals, 2, тъй като сярата съдържа 6 валентни електрона. Можем да намерим броя на валентните електрони като проверим номера на групата на сярата, група 16, където на първата позиция е числото 6. Това означава, че един неутрален серен атом ще трябва да получи 2 електрона, за да достигне пълен октет от 8 електрона. Следователно можем да предвидим, че най-често срещаният заряд на серния йон ще е 2–.
Проверка на концепцията: Какво йонно съединение ще се получи при реакция между метала калий и течен бром?
Наименуване на катиони
Вече научихме, че можем да предвиждаме зарядите на някои от най-често срещаните елементи, затова сега да помислим как да именуваме йоните.
Първо ще разгледаме алкалните метали – елементите в група 1 на периодичната система. От фигурата по-горе можем да видим, че алкалните метали са склонни да образуват катиони със заряд 1+. Такива са катионите start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, start text, L, i, end text, start superscript, plus, end superscript, start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript, start text, K, end text, start superscript, plus, end superscript и т. н. За да именуваме тези катиони, следваме едно специално правило. Например, когато става дума за водороден катион, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, просто го наричаме "start text, H, end text плюс" или "водороден йон." По подобен начин натриевият катион, start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript, може да се нарече "start text, N, a, end text плюс" или най-често "натриев йон". Забележи, че не е необходимо да се каже "натриев йон 1 плюс," защото се подразбира, че натриевият йон обикновено има заряд 1+.
Същата логика прилагаме и с всички други елементи, които обикновено образуват катиони с определен заряд. Например алкалоземните метали (група 2) образуват катиони със заряд 2+: start text, B, e, end text, start superscript, 2, plus, end superscript, start text, M, g, end text, start superscript, 2, plus, end superscript, start text, C, a, end text, start superscript, 2, plus, end superscript и др. Макар че често наричаме даден йон, например start text, M, g, end text, start superscript, 2, plus, end superscript, "магнезий 2 плюс", можем да кажем просто "магнезиев йон", тъй като е ясно какъв е зарядът на магнезиевия йон.
Забележка: В тази част обсъждаме най-вече именуването на самите катиони, а практиката на именуването на катиони, които са част от йонни съединения, е малко по-различна. Именуването на йонните съединения ще обсъдим по-долу!
Елементи, които образуват много видове катиони
Досега разглеждахме елементите, които образуват катиони с определен заряд. Например алкалните метали образуват йони 1+, а алкалоземните метали йони 2+. Повечето преходни метали могат да образуват катиони с различни заряди. Ето защо блок d от периодичната система е наречен "променливи заряди". Желязото например се среща често като двата катиона start text, F, e, end text, start superscript, 2, plus, end superscript * и * start text, F, e, end text, start superscript, 3, plus, end superscript, а понякога има и различен заряд. Заради това желязото е поливалентно, което буквално означава "много ценено" – то може да образува катиони с различни заряди.
За поливалентни метали трябва да укажем големината на заряда на йона. Например трябва да наречем start text, F, e, end text, start superscript, 2, plus, end superscript "желязо 2 плюс" или "желязо 2", защото ако го наречем само "железен йон", това няма да даде достатъчно информация, за да определим вида на катиона. Повечето от преходните метали (тези, които са в средата на d-блока от периодичната таблица) са поливалентни. Тъй като могат да образуват катиони с различни заряди, тези заряди трябва да се конкретизират при назоваването на йоните и на съединенията, съдържащи тези йони.
В йонните съединения големината на заряда на катион на преходен метал обикновено се представя с римска цифра в скоби след името на метала, като хромен (II) хлорид, който съдържа start text, C, r, end text, start superscript, 2, plus, end superscript. Наименуването на йонни съединения, които съдържат катиони на преходни метали, ще обсъдим по-подробно в отделен раздел по-долу.
Наименуване на едноатомни аниони
Най-често, когато назоваваме едноатомни аниони, добавяме наставката -ид" в края на името на елемента. Тъй като можем да предскажем заряда на простите катиони и аниони въз основа на номера на групата на елемента, най-често не е необходимо да посочваме големината на заряда на аниона. В таблицата е показано как се прилага наставката за именуване на анионите на различни елементи:
| Име на елемента | right arrow | Име на йона | Йонна формула |
|---|---|---|---|
| Водород | Хидрид | start text, H, end text, start superscript, minus, end superscript | |
| Хлор | Хлорид | start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript | |
| Бром | Бромид | start text, B, r, end text, start superscript, minus, end superscript | |
| Йод | Йодид | start text, I, end text, start superscript, minus, end superscript | |
| Кислород | Оксид | start text, O, end text, start superscript, 2, minus, end superscript | |
| Сяра | Сулфид | start text, S, end text, start superscript, 2, minus, end superscript | |
| Азот | Нитрид | start text, N, end text, start superscript, 3, minus, end superscript | |
| Фосфор | Фосфид | start text, P, end text, start superscript, 3, minus, end superscript | |
| Въглерод | Карбид | start text, C, end text, start superscript, 4, minus, end superscript |
Формули и наименуване на основни йонни съединения
След като видяхме принципите за наименуване на катионите и анионите, можем да обсъдим как се прилагат за наименуване на прости йонни съединения, съставени от едноатомни йони. За именуване на йонни съединения могат да се използват следните насоки:
- Винаги поставяме катиона преди аниона; в една химическа формула катионът винаги ще стои на първо място.
- Когато именуваме катионът в йонно съединение, не включваме думата йон или заряда освен ако това не е поливалентен катион. Това означава, че трябва да именуваме само елемента, от който е дошъл йонът (виж пример 2 по-долу).
- Всяко йонно съединение има нулев заряд. Или казано другояче, катионите и анионите трябва винаги да се комбинират по такъв начин, че зарядите им да дадат резултат нула.
- Броят на катионите и анионите във формулата трябва да бъде записан като възможно най-ниската стойност в цяло число. Например формулата на натриевия хлорид е start text, N, a, C, l, end text, а не start text, N, a, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, или някое друго число, кратно на start text, N, a, C, l, end text, въпреки че зарядите пак се приравняват на нула.
Нека разгледаме още няколко примера:
Пример 1: Намиране на химичната формула от името
Каква е химичната формула на калиев хлорид?
Спомни си, че калият е елемент от първа група и образува йон със заряд 1+. Хлоридът по определение е анион, който се получава от един атом хлор. Тъй като хлорът е в група 17, той образува анион със заряд 1–. Тъй като зарядите на тези йони са равни по големина и противоположни по знак, ще има един start text, space, K, end text, start superscript, plus, end superscript йон за всеки start text, space, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript анион, а химичната формула ще бъде start text, K, C, l, end text. Запомни, че, когато има само един атом/йон от даден вид, не се използва индекс.
Пример 2: Намирането на името от химичната формула
Какво е името на йонното съединение start text, M, g, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, P, end text, start subscript, 2, end subscript?
Магнезият, start text, M, g, end text, е елемент от група 2, който образува 2+ катиони. Тъй като той обикновено образува катиони само от един вид, не е нужно да се конкретизира неговият заряд. Можем просто да разглеждаме катиона в йонното съединение като "магнезий." Фосфорът start text, P, end text е елемент от група 15 и образува 3– аниони. Тъй като това е анион, добавяме наставката -ид към наименованието и получаваме "фосфид" като име на йона. Следователно името на съединението е магнезиев фосфид.
Опитай: Имена и формули на йонни съединения
Наименуване на йонни съединения с поливалентни катиони
Да си припомним, че ако един елемент може да образува повече от един вид катиони, трябва да укажем техния заряд. Големината на заряда на даден преходен метален катион обикновено се обозначава с римски цифри в скоби след името на метала и се нарича се още систематично име на йона. Таблицата по-долу изрежда някои от най-често срещаните йони при поливалентните метали. Включено е систематичното име за всички йони. За някои е дадено и често използваното тривиално име. Общите или тривиални названия са малко старомодни в днешно време, но все още се използват в определени области, така че е полезно да ги знаем. В английския език йоните с по-малък заряд се записват с наставката -ous, a йоните с по-голям заряд имат наставката -ic. Например ferrous chloride за (start text, F, e, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript) с йони start text, F, e, end text, start superscript, 2, plus, end superscript и ferric chloride (start text, F, e, C, l, end text, start subscript, 3, end subscript) с йони start text, F, e, end text, start superscript, 3, plus, end superscript.
| Елемент | Често образувани йони | Системно име | Общо (тривиално) име |
|---|---|---|---|
| Хром | start text, C, r, end text, start superscript, 2, plus, end superscript | хром(II) | хромов |
| start text, C, r, end text, start superscript, 3, plus, end superscript | хром(III) | хромен | |
| Кобалт | start text, C, o, end text, start superscript, 2, plus, end superscript | кобалт(II) | |
| start text, C, o, end text, start superscript, 3, plus, end superscript | кобалт(III) | ||
| Мед | start text, C, u, end text, start superscript, plus, end superscript | мед(I) | меден |
| start text, C, u, end text, start superscript, 2, plus, end superscript | мед(II) | меден | |
| Желязо | start text, F, e, end text, start superscript, 2, plus, end superscript | желязо(II) | железен |
| start text, F, e, end text, start superscript, 3, plus, end superscript | желязо(III) | железен | |
| Олово | start text, P, b, end text, start superscript, 2, plus, end superscript | олово(II) | |
| start text, P, b, end text, start superscript, 4, plus, end superscript | олово(IV) | ||
| Калай | start text, S, n, end text, start superscript, 2, plus, end superscript | калай(II) | калаен |
| start text, S, n, end text, start superscript, 4, plus, end superscript | калай(IV) | калаен |
Като използваме тази таблица за отправна точка, нека видим как можем да назовем йонните съединения, съдържащи поливалентни метали.
Пример 3: Наименуване на съединения, съдържащи поливалентни катиони
Какво е името на съединението start text, P, b, C, l, end text, start subscript, 4, end subscript?
При наименуване на йонно съединение, което съдържа преходни метали, първо трябва да определим заряда на металния катион. Можем да го изведем, като първо сметнем заряда на аниона, който вече със сигурност знаем.
Разпознаваме, че start text, C, l, end text е от халогенната група 17 и образува хлоридния анион start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript. Можем да видим от химическата формула на start text, P, b, C, l, end text, start subscript, 4, end subscript, че в съединението има четири хлоридни йона. Общият отрицателен заряд на четирите хлоридни йона е:
start text, О, б, щ, space, з, а, р, я, д, space, н, а, space, а, н, и, о, н, и, т, е, end text, equals, 4, dot, left parenthesis, 1minusright parenthesis, equals, 4minus
За да бъде електронеутрално, оловният катион трябва да бъде start text, P, b, end text, start superscript, 4, plus, end superscript. Това е така, защото зарядът 4plus на този йон ще се унищожи с общия заряд 4minus, внесен от 4-те хлоридни йона.
Следователно името на start text, P, b, C, l, end text, start subscript, 4, end subscript е оловен (IV) хлорид.
Опитай: Йонни съединения, съдържащи поливалентни катиони
Заключение
Катионите са положително заредени йони, които се формират, когато неутралните атоми загубят електрони; анионите са отрицателно заредени йони, получени, когато неутралните атоми привлекат електрони. Възможно е да предвидим зарядите на общите едноатомни йони, като разгледаме в номерата на групите в периодичната система на Менделеев. Много от преходните метали обаче са поливалентни, което означава, че могат да образуват катиони с много заряди. При наименуването на тези катиони или съединенията, съдържащи тези катиони, е необходимо да се уточни зарядът им.
Катионите и анионите взаимодействат помежду си и образуват йонни съединения. Името на йонните съединения се образува от името на катиона на първо място и от името на аниона на второ място. Същото правило се използва при писане на химичните им формули. Йонните съединения трябва да са електронеутрални. Следователно катионите и анионите трябва да се комбинират по такъв начин, че общият заряд, получен от общия брой катиони, да се се унищожи с общия заряд на анионите.
Искаш ли да се присъединиш към разговора?
Все още няма публикации.