روش فرمول نویسی و نام گذاری ترکیبات معدنی

شیمی

روش فرمول نویسی و نام گذاری ترکیبات معدنی

        در این مقاله می خواهیم روش فرمول نویسی و نام گذاری ترکیبات معدنی را بیان نماییم. که می تواند برای دانش آموزان دبیرستان یا پیش دانشگاهی مورد استفاده قرار گیرد، همچنین سایر افراد که تمایل دارند با علم شیمی بطور ایه ای آشنا شوند، نیز می توانند از این منبع برای ورود به بحث استفاده نمایند. سعی داریم تا با استفاده از یک روش مفهومی نامگذاری را آموزش دهیم تا احتیاج کمی به محفوظات داشته باشیم هرچند از حفظ یک سری موارد بی نیاز نخواهیم شد. اما در این روش که به صورت قدم به قدم جلو می رود بیشتر به طور مفهومی با قوانین حاکم بر نامگذاری ترکیبات شیمیایی آشنا خواهیم شد. امیدوارم مورد توجه شما دوستان قرار گیرد.

قبل از ورود به بحث شما بایستی آشنایی یک اجمالی با جدول تناوبی کسب نمایید. به این ترتیب که بایستی با گروه های مختلف آشنا شده و اعضای آن گروهها را بشناسید، ظرفیت های عناصر مختلف را بدانید و نام ونماد آنها را به خاطر بسارید. ولی نگران نباشید چنانچه مدتی تمرین نمایید این مطالب را به راحتی خواهید آموخت و هیچوقت فراموش نخواهید نمود.

برای استفاده از یک جدول تناوبی اینجا کلیک نمایید.

چند نکته که باید درمورد جدول تناوبی و عناصر شیمیایی بدانیم:

۱- فلزات قوی تر در سمت چپ جدول تناوبی قرار داند.

۲- غیر فلزات قوی تر در سمت راست جدول قرار دارند.

۳- از بالا به پایین و از راست به چپ خاصیت فلزی افزایش می یابد. بنابراین قویترین فلزات در  گوشه سمت چپ و پایین جدول قرار داند.

۴- از پایین به بالا و از چپ به راست خاصیت غیرفلزی افزایش می یابد. بنابراین قویترین غیرفلزات در گوشه سمت راست و بالای جدول قرار دارند.

۵- گروه ۸ اصلی یعنی آخرین ستون از سمت چپ گروه عناصر نجیب بوده و هیچ تمایلی به واکنش دادن ندارند. یعنی توضیحات بالا در مورد آنها صادق نیست.

۶- بیشترین ظرفیتی که هر عنصر می تواند داشته باشد با شماره گروه آن برابر است. البته در عناصر گروه های اصلی.

۷- عناصر واسطه دارای ظرفیت های متفاوتی هستند.

۸- ظرفیت عناصر گروههای اصلی به شرح زیر است:

گروه ۱ : دارای ظرفیت ۱ است.

گروه ۲ : دارای ظرفیت ۲ است.

گروه ۳ : دارای ظرفیت ۳ است.

گروه ۴: عناصر این گروه دارای ظرفیت های ۲ و ۴ هستند.

گروه ۵ : عناصر این گروه داری ظرفیت های ۳ و ۵ هستند.

گروه ۶ : عناصر این گروه داری ظرفیت های ۲، ۴ و ۶ هستند. سرگروه این دسته یعنی اکسیژن تک ظرفیتی بوده و ظرفیت آن فقط ۲ می باشد.

گروه ۷ : عناصر این گروه دارای ظرفیت های ۱، ۳، ۵ و۷ هستند. سرگروه این دسته یعنی فلوئور تک ظرفیتی بوده و ظرفیت آن فقط ۱ می باشد.

گروه ۸ : ظرفیت عناصر این گروه برابر صفر می باشد. یعنی تمایلی به شرکت در واکنشها ندارند.

۱- روش نامگذاری و فرمول نویسی ترکیبات دوتایی:

ترکیبات دوتایی ترکیباتی هستند که از دو نوع عنصر تشکیل شده اند، هرچند که ممکن است تعداد اتمهای آن زیاد باشد. مانند:  H₂O, SO₃, N₂O₃ و..... این ترکیبات به سه گروه زیر تقسیم می شوند:

الف) ترکیبات دوتایی فلز با نافلز

ب) ترکیبات دوتایی نافلز با نافلز

ج) ترکیب های دوتایی هیدروژن و نافلز که در واقع یک نوع ترکیب دوتایی نافلز با نافلز است.

الف) ترکیبات دوتایی فلز - نافلز:

 - فرمول نویسی:

- برای نوشتن فرمول شیمیایی این ترکیبات باید به روش زیر عمل نماییم:

۱- نماد شیمیایی فلز را سمت چپ و نماد شیمیایی غیرفلز را سمت راست می نویسیم. درست مانند جایگاه آنها در جدول تناوبی.

۲- ظرفیت فلز را اندیس غیرفلز و ظرفیت غیرفلز را اندیس فلز قرار می دهیم.

۳- در صورت امکان اندیسها را ساده می کنیم.

مثال:می خواهیم فرمول ترکیب اکسی‍ژن با آلومینیم را بنویسیم:

۱- نماد شیمیایی فلز یعنی نماد آلومینیم (Al) را سمت چپ و نماد شیمیایی غیر فلز یعنی اکسیژن (O) را سمت راست می نویسیم.

Al O

۲- ظرفیت فلز آلومینیم ۳ است که به عنوان اندیس غیرفلز قرار می دهیم(Al O₃). ظرفیت غیر فلز یعنی اکسیژن برابر ۲ است که به عنوان اندیس برای فلز قرار می دهیم. یعنی:

Al₂O₃

  3- 2 با ۳ ساده نمی شود. بنابراین فرمول ما بدون تغییر می ماند.

Al₂O₃

 - نامگذاری:

 برای نامگذاری این ترکیبات به روش زیر عمل می کنیم:

۱- ابتدا نام فلز را می نویسیم.

۲- اگر فلز ما چند ظرفیتی بود ظرفیتی را که در ترکیب ما دارد، به صورت اعداد یونانی در پرانتز نمایش می دهیم. اعداد یونانی به شکل زیر هستند:

1- I                                       6-VI

2- II                                      7- VII

3-III                                      8- VIII

4- IV                                      9- IX

5- V                                       10- X

۳- نام غیرفلز را نوشته و پسوند " ید" را به انتهای آن می افزاییم. در بعضی از غیرفلزها با افزودن پسوند "ید" نام غیرفلز مقداری تغییر می یابد. به عنوان مثال:

اکسیژن ------ اکسید                           نیتروژن ------ نیترید

گوگرد (سولفور) -------سولفید              فسفر --------  فسفید

هیدروژن ------- هیدرید                      

اگر توجه نمایید فرمول شیمیایی ترکیب را از چپ به راست خواندیم، یعنی همانطور که نوشته بودیم. ابتدا فلز و سپس غیرفلز. در حالت کلی از الگوی زیر پیروی می نماییم:

" نام فلز + (ظرفیت فلزهای چند ظرفیتی با اعداد یونانی) + نام غیرفلز + ید"

مثال:  نام ترکیب زیر را بنویسید. 

Al₂O₃

۱- نام فلز را می نویسیم: " آلومینیم"

۲- فلز ما چند ظرفیتی نیست بنابراین نیاز به نوشتن ظرفیت ندارد.

۳- نام غیرفلز را می نویسیم. " آلومینیم اکسیژن"

۴- پسوند " ید" را افزوده و در صورت نیاز نام غیرفلز را تغییر می دهیم.

آلومینیم اکسید

ب) ترکیبات دوتایی نافلز - نافلز:

 - فرمول نویسی:

برای نوشتن فرمول این ترکیبات شما باید تشخیص بدهید که خاصیت فلزی کدام غیرفلز بیشتر است، سپس این غیرفلز را فلز فرض کرده و فرمول نویسی را تقریباً مانند فرمول نویسی ترکیبات فلز - نافلز انجام می دهیم. برای تشخیص اینکه کدام یک از غیرفلزهای ما ضعیف تر است از سری زیر می توان استفاده نمود:

Si - B - P- H- C - S - I - Br - N - Cl - O -F

در سری فوق عناصری که سمت چپ قرار دارند غیرفلزهای ضعیف تری هستند و هرچه از چپ به راست پیش می رویم غیرفلزها قویتر می شوند.

در صورتیکه نمی توانید سری فوق را به خاطر بسپارید از اصول هشتگانه ابتدای مقاله پیروی نمایید.

برای فرمول نویسی ترکیبات نافلز - نافلز به ترتیب زیر عمل می کنیم:

۱- با توجه به توضیحات بالا نافلز ضعیف تر را شناسایی می کنیم.

۲- نماد شیمیایی نافلز ضعیف تر را سمت چپ و نماد شیمیایی نافلز قوییتر را سمت راست می نویسیم.

۳- ظرفیت غیرفلز سمت چپ را اندیس غیرفلز سمت راست قرار داده و ظرفیت غیرفلز سمت راست را اندیس غیرفلز سمت چپ قرار می دهیم.

۴- در صورت امکان اندیس ها را ساده می کنیم.

توجه نمایید غیرفلز سمت راست یا قویتر با کمترین ظرفیت خود در ترکیب شرکت می نماید.

مثال: می خواهیم فرمول ترکیبات بدست آمده از فسفر و کلر را بدست آوریم.

۱- فسفر نسبت به کلرغیرفلز ضعیف تری است.

۲- نماد شیمیایی فسفر را سمت چپ و کلر را سمت راست می نویسیم.

PCl

3- کلر از کمترین ظرفیت خود یعنی ۱ استفاده می نماید ولی فسفر دارای دو ظرفیت ۳ و ۵ است بنابراین دو ترکیب خواهیم داشت.

PCl₃

PCl₅

4- اندیس ها ساده تر نمی شوند.

- نامگذاری:

برای نامگذاری این ترکیبات از الگوی زیر استفاده می نماییم:

" تعداد اتمهای عنصر سمت چپ با لفظ یونانی + نام عنصر + تعداد اتمهای عنصر سمت راست با لفظ یونانی + نام عنصر سمت راست + ید"

اگر تعداد عنصر سمت راست یک باش از ذکر تعداد خودداری می نماییم. لفظ های یونانی برای اعداد مختلف عبارتند از:

۱مونو    ۲ دی   ۳ تری   ۴ تترا    ۵ پنتا    ۶ هگزا   ۷ هپتا   ۸ اکتا   ۹ نونا   ۱۰ دکا

گاهی اوقات تعداد اتمهای سمت چپ را ذکر نمی کنند.

مثال:

فسفر تری کلرید PCl₃                           فسفر پنتا کلرید PCl₅

دی فسفر پنتا اکسید  P₂O₅                          دی بور تریوکسید B₂O₃

سیلیسیم دیوکسید  SiO2                       کربن مونوکسید   CO

گاهی اوقات این ترکیبات را مانند ترکیبات دوتایی فلزهای چند ظرفیتی با نافلزها نامگذاری می نمایند، این روش غلط نیست ولی روش فوق بهتر است، به مثال های زیر توجه کنید:

ید(III) فلوئورید IF₃            ید(V) فلوئورید IF₅              نیتروژن(III) اکسید N₂O₃

اما مثال های زیر به هیچ وجه درست نیستند:

ید(III) تری فلوئورید IF₃                       دی نیتروژن(III) اکسید N₂O₃

ج) ترکیبات دوتایی هیدروژن - نافلز:

 - فرمول نویسی:

برای نوشتن فرمول این ترکیبات باید به سری زیر توجه نماییم:

Si - B - P- H- C - S - I - Br - N - Cl - O -F

نماد عناصری که سمت چپ هیدروژن قرار دارند در سمت چپ نماد هیدروژن نوشته می شود و نماد عناصری که در سمت راست قرار دارند در سمت راست نماد هیدروژن نوشته می شود، البته استثناهایی مانند:

NH₃ , CH₄

نیز وجود دارند. که با اینکه از لحاظ غیرفلزی بودن قویتر از هیدروژن هستند، ولی نمادها در سمت چپ هیدروژن قرار می گیرد.

- نامگذاری:

برای نامگذاری این ترکیبات ابتدا نام هیدروژن را نوشته و سپس نام غیرفلز را پسون " ید " ذکر می نماییم. مانند:

هیدروژن یدید HI        هیدروژن برمیدHBr    هیدروژن سولفید H₂S

اگر نماد شیمیایی عنصر سمت چپ نماد شیمیایی هیدروژن قرار بگیرد از روش نامگذاری غیرفلز غیرفلز استفاده می نماییم.

مثال:

 کربن تترا هیدرید CH₄                         نیتروژن تری هیدرید  NH₃

برخی از ترکیبات هیدروژن با نافلزها دارای نام های قدیمی هستند که اغلب از این نامها استفاده می شود:

ترکیب                            نام علمی                         نام قدیمی

H₂O                           هیدروژن اکسید                      آب

NH₃                         نیتروژن تری اکسید                   آمونیاک

CH₄                              کربن تترا هیدرید                       متان

SiH₄                           سیلیسیم تترا هیدرید                    سیلان

بیشتر ترکیبات دوتایی هیدروژن با نافلزات وقتی در آب حل می شوند، محلول اسیدی به وجود می آورند از این رو برای نامگذاری این ترکیب ها که اسیدهای بدون اکسیژن یا اسیدهای دوتایی نامیده می شوند، روش خاصی بکار می رود. ترکیباتی که در آنها نماد شیمیایی هیدروژن سمت راست نوشته می شود خاصیت اسیدی نداشته و بنابراین از این قاعده مستثناء هستند.

برای نامگذاری اسیدهای دوتایی از الگوی زیر باید پیروی نمود:

" هیدرو + نام نافلز + یک + اسید"

مثال:

HF هیدروفلئوریک اسید                               HI هیدرویدیک اسید

H₂S هیدرو سولفوریک اسید                         HBrهیدروبرمیک اسید 

HClاگر دارای حالت گازی باشد هیدروژن کلرید نامیده شده و اگر دارای حالت مایع باشد یا محلول آبی داشته باشد آنرا هیدروکلریک اسید می نامیم.

بسمه تعالی

۲ - روش فرمول نویسی و نامگذاری ترکیبات چندتایی معدنی:

در ابتدا توصیه می شود که مبحث نامگذاری ترکیبات دوتایی معدنی را مطالعه نمایید.

این ترکیبات به چهار دسته هیدروکسیدها یا بازها، اسیدهای اکسیژن دار، بنیانها و نمکها تقسیم می شوند. بجز نمکها سه گروه دیگر تقریباً از سه نوع اتم تشکیل شده اند و اغلب به گروه سه تایی ها معروفند.

الف) هیدروکسیدها یا بازها:

- فرمول نویسی:

هیدروکسیدها یا بازها ترکیباتی هستند که حاوی یون ^-OH هستند که این یون هیدروکسید نامیده

 می شود. این ترکیبات اغلب مختص فلزات هستند و از واکنش اکسید فلزات یا خود فلزات با آب به وجود می آیند.

برای نوشتن فرمول هیدروکسیدها نماد شیمیایی فلز را سمت چپ نوشته و ^-OH را در سمت

 راست آن می نویسیم.اگر ظرفیت فلز بیشتر از یک بود OH را داخل پرانتز قرار داده و ظرفیت فلز را به عنوان اندیس برای OH قرار می دهیم. لازم به ذکر است که ظرفیت ^-OH برابر یک است وقتی در ترکیب قرار می گیرد ^- ( منفی) آنرا حذف می کنیم.

مثال:

NaOH               Ca(OH)₂           Fe(OH)₃ 

 - نامگذاری:

برای نامگذاری این ترکیبات ابتدا نام فلز را ذکر می کنیم، درصورتیکه فلز چند ظرفیتی باشد، ظرفیت فلز را با اعداد یونانی داخل پرانتز بعد از نام فلز ذکر می کنیم. سپس لفظ هیدروکسید را به انتها نام ترکیب اضافه می نماییم.

مثال:

 سدیم هیدروکسید NaOH                          کلسیم هیدروکسید Ca(OH)₂                     آهن (III) هیدروکسیدFe(OH)₃

ب) اسیدهای اکسیژندار:

اسیدهای اکسیژن دار از واکنش اکسیدهای غیرفلزات با آب به وجود می آیند. و از دو بخش هیدروژن و آنیون چند اتمی حاوی اکسیژن و نافلز تشکیل شده اند.

- فرمول نویسی:

برای فرمول نویسی اسیدهای اکسیژن دار از فرمول اکسیدهای غیرفلز مربوطه استفاده می کنیم به این ترتیب که:

۱-  ابتدا فرمول اکسید مربوطه رامی نویسیم.

۲-  سپس اکسید مربوطه را با یک مولکول آب جمع می کنیم و اتمهای هیدروژن را سمت چپ، اتمهای غیرفلزرا وسط و اتمهای اکسیژن را  در انتها یعنی در سمت راست می نویسیم.

۴- در صورت امکان تعداد اتمها را ساده می کنیم.

۵- اگر عنصر غیر فلز دارای اکسیدهای متفاوتی بود برای تمام اکسیدها می توان مراحل ذکر شده را انجام داد و به اسیدهای متفاوت دست یافت.

مثال: می خواهیم فرمول اسیدهای اکسیژندار کلر را بنویسیم.

۱- این عنصر دارای ۴ ظرفیت است، که عبارتند از ۵،۳،۱ و ۷ که فرمول اکسیدهای آن عبارتند از :

Cl₂O          Cl₂O₃         Cl₂O₅         Cl₂O₇

2- هر اکسید را با یک مولکول آب جمع می کنیم.

Cl₂O + H₂O ---> H₂Cl₂O₂

Cl₂O₃ + H₂O ---> H₂Cl₂O₄

Cl₂O₅ + H₂O ---> H₂Cl₂O₆

Cl₂O₇ + H₂O ---> H₂Cl₂O₈

۳- تعداد اتمها را ساده می کنیم و فرمول اسیدها تعیین می شود.

HClO  -HClO₂ - HClO₃ - HClO₄

تذکر : اکسیدهای حاصل از برخی عنصرها مانند فسفر و بور را بایستی با ۳ مولکول آب جمع نماییم.

مثال:

P₂O₃ + 3H₂O ---> H₆P₂O_{6  ===>}    H₂PO₃

P₂O₅ + 3H₂O ---> H₆P₂O₈ ===>  H₂PO₄

B₂O₃ + 3H₂O ---> H₆B₂O₄ ===> H₂BO₃ 

- نامگذاری:

اگر غیرفلز ما چهار ظرفیتی باشد، برای نامگذاری اسیدهای آن از روش زیر استفاده می کنیم که برای سایر غیرفلزها نیز قابل تعمیم است.

۱- برای اسید حاصل از کمترین ظرفیت از پیشوند " هیپو" و برای اسید حاصل از بیشترین ظرفیت از پیشوند " پِر" استفاده می کنیم. دو ظرفیت میانی پیشوند ندارند.

۲- نام غیرفلز را می نویسیم.

۳- برای دو ظرفیت کمتر از پسوند " و" و برای دو ظرفیت بیشتر از پسوند " ایک" استفاده می کنیم.

۴- در انتها لفظ اسید را اضافه می کنیم.

مثال: می خواهیم اسیدهای حاصل از کلر را نام گذاری نماییم.

۱-                         هیپو                      HClO  

                          -                 HClO₂       

                          -                 HClO₃   

                            پر              HClO₄  

۲-                   هیپو کلر                      HClO  

                      - کلر                HClO₂       

                     - کلر                 HClO₃   

                      پر کلر              HClO₄ 

۳-                هیپو کلرو                  HClO  

                       - کلرو            HClO₂       

                      - کلریک          HClO₃   

                      پر کلریک        HClO₄ 

۴-             هیپو کلرو اسید             HClO  

                   - کلرو اسید         HClO₂       

                 - کلریک اسید        HClO₃   

                پر کلریک اسید        HClO₄ 

برای غیرفلزات ۳ ظرفیتی از سه حالت اول استفاده می کنیم. برای دو ظرفیتی ها از دو حالت وسط و برای تک ظرفیتی ها از حالت سوم استفاده می کنیم.

مثال: اسیدهای حاصل از گوگرد (سه ظرفیتی)، فسفر( ۲ ظرفیتی) و بور(یک ظرفیتی) را نامگذاری نمایید.

۱-         H₂SO₂  هیپو سولفورو اسید 

            H₂SO₃   -   سولفورو اسید               

            H₂SO₄  - سولفوریک اسید

۲-        H₂PO₃     فسفرو اسید  

          H₂PO₄    فسفریک اسید

 ۳-     H₂BO₃    برمیک اسید 

ج) بنیان ها:

- فرمول نویسی:

بنیانها آنیونهای بارداری هستند که از اسیدها بدست می آیند. به این روش که یک  ⁺H از فرمول

 اسید جدا می شود و در نهایت بنیان حاصل می گردد. به تعداد هیدروژن های جدا شده روی بنیان باقیمانده علامت منفی قرار می گیرد که نشان دهنده ظرفیت بنیان نیز می باشد.

مثال: فرمول بنیانهای حاصل از اسید فسفریک را بنویسید.

H₃PO₄ ---> H⁺ + H₂PO₄^-

H₃PO₄ ---> 2H⁺ + HPO₄^2-

H₃PO₄ ---> 3H⁺ + PO₂^3-

- نامگذاری:

برای نامگذاری بنیانها از نام اسیدی استفاده می کنیم که بنیان از آن نتیجه شده است:

۱- تعداد هیدروژن های موجود در بنیان را با لفظ " بی" برای یک هیدروژن و "دی" برای دو هیدروژن معین می کنیم.

۲- نام هیدروژن را ذکر می کنیم.

۳- اگر پسوند اسیدمان " و " بود به " یت" و اگر " ایک" بود به " ات " تبدیل می کنیم.

 ۴- لفظ اسید را از انتهای نام حذف می کنیم.

مثال: نام بنیان های حاصل از فسفریک اسید و سولفورو اسید را بنویسید.

H₂PO₄^-     دی هیدروژن فسفات

HPO₄^2-    بی هیدروژن فسفات

 PO₄^3-      فسفات

HSO₃^-       هیدروژن سولفیت

SO₃^2-       سولفیت

تذکر: وقتی که بنیان دارای یک هیدروژن است گاهی فقط از لفظ "بی" استفاده می کنیم یعنی دیگر هیدروژن را ذکرنمی کنیم. و گاهی فقط نام هیدروژن را ذکر می کنیم، بدون ذکر لفظ "بی".

مانند: بی هیدروژن کربنات ، هیدروژن کربنات و بی کربنات که همه برای نامگذاری بنیان         ^-HCO₃ صحیح است.

د) نمکها:

نمکها حاصل واکنش اسیدها و بازها هستند. ودارای یک قسمت فلزی به صورت یون های فلزی یا کاتیون و یک قسمت غیرفلزی به صورت آنیون های با بار منفی یا بنیان ها می باشند.

- فرمول نویسی:

برای نوشتن فرمول نمکها:

۱-  ابتدا نماد کاتیون یا فلز را سمت چپ می نویسیم.

۲- سپس نماد غیرفلز یا بنیان را می آوریم.

۳- ظرفیت فلز را اندیس بنیان و ظرفیت بنیان را که همان تعداد بارهای منفی آن است، اندیس فلز قرار می دهیم.

۴ - اندیس ها را ساده می کنیم.

۵- اگر اندیس بنیان بیشتر از یک بود کل بنیان را داخل پرانتز قرار می دهیم.

مثال: فرمول نمک حاصل از کلسیم و دی هیدروژن فسفات را بنویسید.

1- Ca²⁺    H₂PO₄^-

2- Ca₁ (H₂PO₄)₂

3- Ca(H₂PO₄)₂   فرمول نهایی نمک

- نامگذاری:

برای نامگذاری نمکهای حاصل از بنیانها به روش زیر عمل می نماییم:

۱- نام فلز را ذکر می نماییم.

۲- اگر فلز ما چند ظرفیتی بود، ظرفیت فلز را با اعداد یونانی داخل پرانتز نمایش می دهیم.

۳- نام بنیان را بدون تغییر ذکر می کنیم.

مثال:

Ca(H₂PO₄)₂     کلسیم دی هیدروژن فسفات

Sn(HSO₄)₄      قلع(IV) بی سولفات