Русские и латинские названия химических элементов, латинские корни, используемые в номенклатуре химических соединений

Классы неорганических соединений

Основные понятия химии

К основным понятиям химии относятся: атом, химический элемент, молекула, металлы и неметаллы, простое и сложное вещество Кроме этого важным понятием является количество вещества - моль, степень окисления, валентность, химические соединения и их химические формулы ( эмпирические, структурные или графические), молекулярные), последние соответствуют правильной молекулярной массе соединения. Например: эмпирическая формула соединения, отражающая стехиометрический состав соединения SCI, но молекулярная, соответствующая правильной молекулярной массе соединения, S₂CI₂ . Структурная формула указывает последовательность и пространственное расположение атомов в молекуле.

Химическим элементом называют вид атомов с одинаковым зарядом ядер. Атом – это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного атомного ядра и отрицательно заряженных электронов. Атом – это наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все его химические свойства. Таким образом, каждому химическому элементу соответствует определенный вид атомов. Символы и русские названия химических элементов приведены в Периодической системе элементов Д.И.Менделеева. Перед символом химического элемента слева вверху ставится массовое число, а слева внизу – порядковый номер элемента, пример приведен на рис 1.

Рис. 1. Обозначение массового и зарядового числа

Каждый химический элемент имеет два названия: русское и латинское. Для большинства элементов корни русских названий совпадают с корнями их латинских названий. Например, К – калий, Kalium; Ba – барий, Barium; Ca – кальций, Calcium и т.д. Символ химического элемента образуется от одной или двух первых букв его латинского названия. Если русские названия элементов не совпадают с латинскими, например, C – углерод, Carboneum; N – азот, Nitrogenium; Ag – серебро, Argentum, то в производные названия вводятся корни их латинских названий (табл. 1).

Таблица 1

Русские и латинские названия химических элементов, латинские корни, используемые в номенклатуре химических соединений

Для некоторых групп химических элементов, близких по свойствам, применяют специальные названия: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, расположенные в главной подгруппе I группы - щелочные элементы (щелочные металлы); Ca, Sr, Ba и Ra, расположенные в главной подгруппе II группы - щелочно-земельные элементы. Элементы VI группы главной подгруппы: O, S, Se, Te называют – халькогенами; элементы VII группы главной подгруппы (подгруппа фтора) – галогены; элементы VIII группы главной подгруппы (подгруппа гелия) – инертные газы; Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt - семейство платиновых металлов.

Элементы с порядковыми номерами 57 – 71 (La и 4f – элементы Ce - Lu) называют лантаноиды (иногда их обозначают Ln); элементы с порядковыми номерами 89 – 103 (Ac и 5f – элементы (Ас - Lr) называют актиноиды (иногда их обозначают Аn).

Если элемент входит в состав электроположительной составляющей вещества, то дается его русское название в родительном падеже (железа, меди, серебра). В формулах химических соединений всегда на первое место ставится электроположительная составляющая, например, Fe⁺²Cl₂,Cu⁺²SO₄, Ag⁺¹NO₃. В названии электроотрицательной составляющей к корню латинского названия элемента добавляется соответствующее окончание (феррат, купрат, аргентат). Число электроположительных и электроотрицательных составляющих в названиях указывают числовыми приставками (табл. 2), либо степенями окисления с помощью римских цифр в круглых скобках, например, NO₂ – диоксид азота или оксид азота(IV), FeCl₂ - хлорид железа(II), FeCl₃ – хлорид железа(III). Степень окисления римской цифрой в скобках указывается после символа или названия электроположительного элемента.

Таблица 2

Греческие числительные, используемые как приставки, при составлении названий неорганических соединений.

Неорганические вещества делятся по составу на простые и сложные. Молекулы простых веществ состоят из атомов одного и того же элемента (например, Cl₂, O₂, P₄ , Ca, Al,) а сложных – из атомов разных элементов (например, HCl, SO₂, H₂S, Al(OH)₃). Молекулой называют наименьшую частицу вещества, способную к самостоятельному существованию и обладающую его химическими свойствами.

Все простые вещества (кроме одноатомных) и все сложные вещества принято называть химическими соединениями, так как в них атомы одного или разных элементов соединены между собой химическими связями. Простые вещества делят на металлы и неметаллы. Большинство химических элементов являются металлами.

Металлыотличаются характерным металлическим блеском, хорошей тепло – и электропроводностью, ковкостью, т. е. способностью прокатываться в листы и вытягиваться в проволоку. При комнатной температуре все металлы (кроме ртути) находятся в твердом состоянии. В Периодической системе металлы находятся слева под диагональю, проходящей от бора к астату.

Неметаллы не обладают блеском, хрупки, очень плохо проводят теплоту и электрический ток. Некоторые из них при обычных условиях газообразны. В Периодической системе неметаллами являются те элементы, которые находятся в верхнем правом углу над диагональю, проходящей от бора к астату. К ним относят все элементы главных подгрупп: VIII группы (благородные газы) и VII группы (галогены), элементы VI группы (кроме полония), элементы азот, фосфор, мышьяк (V группа); углерод, кремний (IV группа); бор (III группа), а также водород.

Важным понятием для химии является степень окисления. Степень окисления – условный заряд атома или иона, вычисленный, исходя из условия, что все связи в молекуле являются ионными. Расстановка степеней окисления проводится для всех атомов в составе молекулы по следующим правилам:

Степень окисления – условный заряд атома, вычисленный исходя из предположения, что все связи в молекуле являются ионными. То есть – это формальный заряд, который возник бы на атоме данного элемента, если бы электроны каждой его связи полностью перешли бы к более электроотрицательному атому. Определение степени окисления проводят, исходя из следующего:

1) Степень окисления атомов в простых веществах, принята равной нулю, например Н₂⁰, N₂⁰ , Р₄⁰, Fe⁰, Zn⁰ .

2) Водород в соединениях с неметаллами имеет степень окисления +1; (в гидридах металлов степень окисления водорода = -1).

3) Кислород в соединениях имеет степень окисления равную -2, за исключением пероксидов, содержащих цепочку -О-О- , где степень окисления кислорода = -1, например, Н₂О₂ .

4) Металлы, в составе сложных веществ, имеют положительную степень окисления. Постоянная степень окисления, равная номеру группы:

+ 1 у щелочных металлов в соединениях;

+ 2 у элементов 2-ой группы в соединениях (исключение Hg⁺);

+ 3 у алюминия в соединениях.

5 Степень окисления металла в солях можно определить по кислотному остатку: например, Cu(NO₃)₂ , у NO₃^- заряд равен -1, а остатков два, общий отрицательный заряд = -2, следовательно, Cu имеет степень окисления = +2.

6) Для определения степени окисления атомов неметаллов в их соединениях применяют условный (практический) ряд неметаллов, основанный на шкале электроотрицательностей, в порядке ее возрастания:

Rn, Xe, Kr, B, Si, C, As, P, H, Te, Se, S, At, J, Br, CI, N, O, F.

Например, в РBr₃ степени окисления Р⁺³ , Br^-1 ; в NCI₃ - N⁺³ , CI^-1 .

7) Алгебраическая сумма степеней окисления атомов в составе молекулы равна нулю, а в сложном ионе – заряду иона.

Это позволяет рассчитать степень окисления неизвестного атома в составе молекулы. Например, молекула серной кислоты H₂SO₄, в которой по перечисленным выше правилам можно установить H₂⁺¹S^xO₄^-2. Из полученной схемы получаем следующее уравнение: +1 ∙ 2 + х ∙ 1 - 2 ∙ 4 = 0. Умножая степени окисления (верхний индекс) на количество соответствующих атомов (нижний индекс), рассчитываем сумму и приравниваем ее к нулю. В результате х = + 6, что соответствует степени окисления серы в данной молекуле.

Степень окисления обозначается арабской цифрой над символом химического элемента с обязательным указанием знака «+» или «-» перед числом. В отличие от степени окисления, заряд иона обозначается арабской цифрой, но знак заряда указывается после цифры: «+» или «-».

Например, КMn⁺⁷O₄ , Na₂S^-2, указана степень окисления атомов марганца и серы. Н⁺ , Cu^2+, , S^2- , NO₃^- указаны заряды ионов. Заряд элементарного или сложного иона записан справа вверху арабской цифрой.

Пример 1. Определите степень окисления хрома в дихромате калия K₂Cr₂O₇ и оксиде хрома(III) Cr₂O₃.

Решение: В дихромате калия найдем сумму степеней окисления всех атомов в молекуле с учетом их числа: 2∙(+1) + 2x + 7∙(-2) = 0, 2x = +12, следовательно, x = +6. Атом хрома в дихромате калия имеет степень окисления +6. В оксиде хрома Cr₂O₃ суммарный заряд на трех атомах кислорода равен -6 и должен быть равен по абсолютной величине и противоположен по знаку суммарному заряду на двух атомах хрома, т.е. +6. Следовательно, атом хрома имеет степень окисления +3.

Химические соединения записываются в виде формул: эмпирических, молекулярных, графических.

Эмпирические формулы соединений дают информацию о качественном и количественном составе, например, NO₂, P₂O₃, а молекулярная формула соответствует правильной молекулярной массе соединения. Для указанных соединений молекулярные формулы имеют вид: N₂O₄, P₄O₆, но для упрощения обычно в реакциях указывается их эмпирическая формула.

Графические формулы отражают последовательность соединения атомов в молекуле. Чтобы правильно построить графическую формулу, необходимо знать валентность атомов, входящих в состав молекулы. Валентность определяется числом ковалентных химических связей, которые данный атом может образовать при взаимодействии с другими атомами (для химических соединений молекулярного состава). Имеют постоянную валентность кислород – он двухвалентен и водород – одновалентен. Металлы I, II, III групп главных подгрупп имеют в основном валентность, равную номеру группы. Элементы остальных групп имеют переменную валентность.

Например, графические формулы представителей основных классов химических соединений можно представить следующим образом:

SO₃ - оксид серы(VI) P₂O₅ - оксид фосфора(V)

Al(OH)₃ – гидроксид алюминия H₃PO₄ – ортофосфорная кислота

K₂HPO₄ – дигидрофосфат калия Fe₂(SO₄)₃ – сульфат железа(III)

В этих формулах каждая черточка обозначает единичную химическую связь. Число таких связей, которые может образовать атом элемента в соединении, равняется его валентности, и максимальная валентность элемента равна номеру группы.

Важнейшими классами неорганических соединений являются оксиды, гидроксиды (кислоты и основания) и соли. Кислоты и основания представляют самостоятельный класс гидроксиды. Каждый класс химических соединений подразделяется по свойствам, которые они проявляют, на подклассы. Это деление представлено на схеме (рис. 2).

Рис. 2. Основные классы неорганических соединений

Оксиды

Оксидами называются сложные вещества, состоящие из атомов двух химических элементов, одним из которых является кислород в степени окисления –2. Оксиды образуются почти всеми химическими элементами, кроме кислорода, фтора, гелия неона и аргона. Все оксиды подразделяются на две группы: солеобразующие и несолеобразующие (Рис. 3).