химическое соединение | Определение, примеры и типы

Химическое соединение , любое вещество, состоящее из идентичных молекул, состоящих из атомов двух или более химических элементов.

молекула метана Метан, в котором четыре атома водорода связаны с одним атомом углерода, является примером основного химического соединения. На структуру химических соединений влияют сложные факторы, такие как углы связи и длина связи. Encyclopædia Britannica, Inc.

Британика Викторина

входов и выходов из химии

Что из этого не является редкоземельным элементом?

Вся материя во вселенной состоит из атомов более 100 различных химических элементов, которые содержатся как в чистом виде, так и в химических соединениях.Образец любого данного чистого элемента состоит только из атомов, характерных для этого элемента, и атомы каждого элемента являются уникальными. Например, атомы, составляющие углерод, отличаются от атомов, составляющих железо, которые, в свою очередь, отличаются от атомов золота. Каждый элемент обозначается уникальным символом, состоящим из одной, двух или трех букв, возникающих из имени текущего элемента или его оригинального (часто латинского) имени. Например, символы для углерода, водорода и кислорода — это просто C, H и O соответственно.Символом железа является Fe, от его первоначального латинского названия Ferrum . Фундаментальный принцип науки о химии состоит в том, что атомы различных элементов могут соединяться друг с другом, образуя химические соединения. Например, известно, что метан, который образуется из элементов углерода и водорода в соотношении четыре атома водорода для каждого атома углерода, содержит различные молекулы CH ₄ . Формула соединения, такая как CH ₄ , указывает на типы присутствующих атомов с индексами, представляющими относительные числа атомов (хотя цифра 1 никогда не пишется).

молекула воды Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Один атом кислорода содержит шесть электронов в своей внешней оболочке, которая может содержать в общей сложности восемь электронов. Когда два атома водорода связаны с атомом кислорода, внешняя электронная оболочка кислорода заполняется. Encyclopædia Britannica, Inc.

• Исследовать магнитоподобную ионную связь, образующуюся при переносе электронов от одного атома к другому Ионы — атомы с положительным или отрицательным суммарным зарядом — связываются вместе, образуя ионные соединения. Encyclopædia Britannica, Inc. Просмотреть все видео на эту статью
• См. Молекулярные связи в работе, когда два атома водорода соединяются с атомом серы, образуя сероводород Молекулярные соединения образуются, когда молекулы, такие как метан или вода, присоединяются вместе, делясь электронами. Encyclopædia Britannica, Inc. Просмотреть все видео этой статьи

Вода, которая представляет собой химическое соединение водорода и кислорода в соотношении два атома водорода на каждый атом кислорода, содержит молекулы H ₂ О.Хлорид натрия представляет собой химическое соединение, образованное из натрия (Na) и хлора (Cl) в соотношении 1: 1. Хотя формула для хлорида натрия — NaCl, соединение не содержит фактических молекул NaCl. Скорее, он содержит одинаковое количество ионов натрия с зарядом положительного (Na ⁺ ) и хлорид-ионов с зарядом отрицательного (Cl ^— ). ( См. Ниже Тенденции в химических свойствах элементов для обсуждения процесса превращения незаряженных атомов в ионы [i.виды с положительным или отрицательным суммарным зарядом].) Упомянутые выше вещества служат примером двух основных типов химических соединений: молекулярного (ковалентного) и ионного. Метан и вода состоят из молекул; то есть они являются молекулярными соединениями. Хлорид натрия, с другой стороны, содержит ионы; это ионное соединение.

Атомы различных химических элементов можно сравнить с буквами алфавита: точно так же, как буквы алфавита объединяются в тысячи слов, атомы элементов могут объединяться различными способами, образуя множество соединений. ,На самом деле известны миллионы химических соединений, и возможно еще много миллионов, но они еще не были открыты или синтезированы. Большинство веществ, встречающихся в природе, таких как дерево, почва и камни, представляют собой смеси химических соединений. Эти вещества могут быть разделены на составляющие их соединения физическими методами, которые не изменяют способ агрегации атомов в соединениях. В результате химических изменений соединения могут быть разбиты на составляющие их элементы.Химическое изменение (то есть химическая реакция) — это то, в котором изменяется организация атомов. Примером химической реакции является сжигание метана в присутствии молекулярного кислорода (O ₂ ) с образованием диоксида углерода (CO ₂ ) и воды. CH ₄ + 2O ₂ → CO ₂ + 2H ₂ O В этой реакции, которая является примером реакции горения, происходят изменения в способе, которым атомы углерода, водорода и кислорода связаны друг с другом в соединениях.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Химические соединения показывают удивительный набор характеристик. При обычных температурах и давлениях некоторые являются твердыми веществами, некоторые являются жидкостями, а некоторые являются газами. Цвета различных соединений охватывают цвета радуги. Некоторые соединения очень токсичны для человека, тогда как другие необходимы для жизни. Замена только одного атома в соединении может быть причиной изменения цвета, запаха или токсичности вещества.Для того, чтобы из этого большого разнообразия можно было разобраться, были разработаны системы классификации. Приведенный выше пример классифицирует соединения как молекулярные или ионные. Соединения также классифицируются как органические или неорганические. Органические соединения ( см. Ниже Органические соединения), так называемые, потому что многие из них были первоначально выделены из живых организмов, обычно содержат цепочки или кольца из атомов углерода. Из-за большого разнообразия способов, которыми углерод может связываться с собой и другими элементами, существует более девяти миллионов органических соединений.Соединения, которые не считаются органическими, называют неорганическими соединениями ( см. Ниже Неорганические соединения).

ртути (Hg) ртути (химический символ: Hg) является единственным металлическим элементом, который является жидким при комнатной температуре. © marcel / Fotolia

В рамках широкой классификации органических и неорганических веществ существует множество подклассов, главным образом основанных на конкретных элементах или группах элементов, которые присутствуют. Например, среди неорганических соединений оксиды содержат ионы или атомы кислорода O ² , гидриды содержат ионы или атомы водорода H ^— , сульфиды содержат ионы S ² и так далее.Подклассы органических соединений включают спирты (которые содержат группу -OH), карбоновые кислоты (характеризуемые группой -COOH), амины (которые имеют группу -NH ₂ ) и так далее.

Различные способности различных атомов объединяться в соединения могут лучше всего быть поняты с точки зрения периодической таблицы. Периодическая таблица была первоначально построена для представления закономерностей, наблюдаемых в химических свойствах элементов ( см. химическая связь).То есть, по мере развития науки о химии было замечено, что элементы могут быть сгруппированы в соответствии с их химической реактивностью. Элементы с похожими свойствами перечислены в вертикальных столбцах периодической таблицы и называются группами. Когда были раскрыты детали строения атома, стало ясно, что положение элемента в периодической таблице коррелирует с расположением электронов, которыми обладают атомы этого элемента ( см. атомов). В частности, было замечено, что электроны, которые определяют химическое поведение атома, являются электронами в его внешней оболочке.Такие электроны называются валентными электронами.

периодическая таблица Периодическая таблица элементов. Encyclopædia Britannica, Inc.

Например, все атомы элементов в группе 1 периодической таблицы имеют один валентный электрон, атомы элементов в группе 2 имеют два валентных электрона и так далее, пока группа 18, чьи элементы содержат восемь валентных электронов, достигается. Самое простое и наиболее важное правило для предсказания того, как атомы образуют соединения, состоит в том, что атомы имеют тенденцию объединяться таким образом, чтобы они могли либо опустошить свою валентную оболочку, либо завершить ее (т.е.заполнить его), в большинстве случаев всего восемь электронов. Элементы в левой части периодической таблицы имеют тенденцию терять свои валентные электроны в химических реакциях. Например, натрий (в группе 1) имеет тенденцию терять свой одиночный валентный электрон, образуя ион с зарядом +1. Каждый атом натрия имеет 11 электронов ( e ^— ), каждый с зарядом -1, чтобы просто уравновесить заряд +11 на его ядре. Потеря одного электрона оставляет 10 отрицательных зарядов и 11 положительных зарядов, чтобы получить чистый заряд +1: Na → Na ⁺ + e ^— .Калий, расположенный непосредственно под натрием в группе 1, также образует +1 ионов (K ⁺ ) в своих реакциях, как и остальные члены группы 1: рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). Атомы элементов к правому концу периодической таблицы имеют тенденцию подвергаться таким реакциям, что они получают (или делят) достаточно электронов, чтобы завершить свою валентную оболочку. Например, кислород в группе 16 имеет шесть валентных электронов и, следовательно, нуждается в еще двух электронах для завершения своей внешней оболочки. Кислород достигает этой договоренности, реагируя с элементами, которые могут потерять или разделить электроны.Например, атом кислорода может реагировать с атомом магния (Mg) (в группе 2), принимая два валентных электрона магния, производя ионы Mg ²⁺ и O ^2-. (Когда нейтральный атом магния теряет два электрона, он образует ион Mg ²⁺ , а когда нейтральный атом кислорода приобретает два электрона, он образует ион O ^2-.) Получающийся Mg ²⁺ и Затем O ^2- объединяют в соотношении 1: 1, получая ионное соединение MgO (оксид магния). (Хотя сложный оксид магния содержит заряженные частицы, он не имеет чистого заряда, потому что он содержит равные количества ионов Mg ²⁺ и O ^2-.) Аналогично, кислород реагирует с кальцием (чуть ниже магния в группе 2) с образованием CaO (оксида кальция). Кислород реагирует аналогичным образом с бериллием (Be), стронцием (Sr), барием (Ba) и радием (Ra), остальными элементами в группе 2. Ключевым моментом является то, что, поскольку все элементы в данной группе имеют одинаковое количество валентных электронов, они образуют аналогичные соединения.

Химические элементы могут быть классифицированы по-разному. Наиболее фундаментальное разделение элементов на металлы, которые составляют большинство элементов, и неметаллы.Типичными физическими свойствами металлов являются блестящий внешний вид, податливость (способность быть изогнутым в тонкий лист), пластичность (способность быть втянутым в проволоку) и эффективная термическая и электрическая проводимость. Наиболее важным химическим свойством металлов является тенденция отдавать электроны с образованием положительных ионов. Медь (Cu), например, является типичным металлом. Это блестящий, но легко тускнеет; это отличный проводник электричества и обычно используется для электрических проводов; и он легко превращается в изделия различной формы, такие как трубы для систем водоснабжения.Медь содержится во многих ионных соединениях в форме ионов Cu ⁺ или Cu ²⁺ .

Металлические элементы находятся с левой стороны и в центре таблицы Менделеева. Металлы групп 1 и 2 называются типичными металлами; те, что находятся в центре периодической таблицы, называются переходными металлами. Лантаноиды и актиноиды, показанные под периодической таблицей, представляют собой особые классы переходных металлов.

металлических элементов в периодической таблице Металлы, неметаллы и металлоиды представлены в разных областях периодической таблицы. Encyclopædia Britannica, Inc.

Неметаллы, которых относительно немного, находятся в верхнем правом углу периодической таблицы — за исключением водорода, единственного неметаллического члена группы 1. Физические свойства металлов отсутствуют в неметаллах. В химических реакциях с металлами неметаллы приобретают электроны с образованием отрицательных ионов. Неметаллические элементы также реагируют с другими неметаллами, в этом случае образуя молекулярные соединения. Хлор является типичным неметаллом.При обычных температурах элементарный хлор содержит молекулы Cl ₂ и реагирует с другими неметаллами с образованием молекул, таких как HCl, CCl ₄ и PCl ₃ . Хлор реагирует с металлами с образованием ионных соединений, содержащих ионы Cl ^— .

Разделение элементов на металлы и неметаллы только приблизительное. Несколько элементов вдоль разделительной линии проявляют как металлические, так и неметаллические свойства и называются металлоидами или полуметаллами.

3,6: названия и формулы неорганических соединений

Эмпирические и молекулярные формулы, рассмотренные в предыдущем разделе, являются точными и информативными, но имеют некоторые недостатки. Во-первых, они неудобны для рутинного устного общения. Например, сказать «C-A-три-P-O-четыре-два» для Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ гораздо сложнее, чем сказать «фосфат кальция». Кроме того, многие соединения имеют одинаковые эмпирические и молекулярные формулы, но разное расположение атомов, что приводит к очень разным химическим и физическим свойствам.В таких случаях необходимо, чтобы соединения имели разные названия, которые различают возможные варианты.

Многие соединения, особенно те, которые были известны в течение относительно длительного времени, имеют более одного имени: общее имя (иногда несколько) и систематическое имя, то есть имя, назначаемое в соответствии с конкретными правилами. Как и названия большинства элементов, общие названия химических соединений обычно имеют историческое происхождение, хотя зачастую они не связаны с интересующими соединениями.Например, систематическое название для KNO ₃ — нитрат калия, но его общее название — селитра .

В этом тексте систематическая номенклатура используется для присвоения значимых имен миллионам известных веществ. К сожалению, некоторые химические вещества, которые широко используются в торговле и промышленности, до сих пор известны почти исключительно под их общими названиями; в таких случаях требуется знакомство как с общим, так и с систематическим названием. Цель этого и следующих двух разделов — научить, как написать формулу для простого неорганического соединения из его названия — и наоборот — и ввести некоторые часто встречающиеся общие имена.

Бинарные ионные соединения содержат только два элемента. Процедура присвоения названий таким соединениям описана на рисунке 3.5.1 и использует следующие шаги:

Рисунок 3.5.1: Наименование ионного соединения

1. Расположите ионы в правильном порядке: катион, а затем анион.

2. Назовите катион.

а. Металлы, которые образуют только один катион . Как отмечалось ранее, эти металлы обычно находятся в группах 1, 3, 12 и 13. Название катиона металла, который образует только один катион, совпадает с названием металла (с добавлением слова ион, если катион это само по себе).Например, Na ⁺ представляет собой ион натрия, Ca ^{2 +} представляет собой ион кальция, а Al ^{3 +} представляет собой ион алюминия.

б. Металлы, которые образуют более одного катиона . Как показано на рисунке 3.5.2, многие металлы могут образовывать более одного катиона. Такое поведение наблюдается для большинства переходных металлов, многих актинидов и самых тяжелых элементов групп 13–15. В таких случаях положительный заряд на металле обозначается римской цифрой в скобках сразу после названия металла.Таким образом, Cu ⁺ представляет собой медь (I) (читается как «медная»), Fe ^{2 +} представляет собой железо (II), Fe ^{3 +} представляет собой железо (III), Sn ^{2 +} — олово (II), а Sn ^{4 +} — олово (IV).

Однако более старая система номенклатуры для таких катионов все еще широко используется. Название катиона с более высоким зарядом образовано из корня латинского имени элемента с присоединенным суффиксом -ic, а имя катиона с более низким зарядом имеет тот же корень с суффиксом -ous.Поэтому названия Fe ^{3 +} , Fe ^{2 +} , Sn ^{4 +} и Sn ^{2 +} , соответственно, являются трехвалентным, двухвалентным, оловянным и оловянным. Несмотря на то, что в этом тексте используются систематические имена с римскими цифрами, важно распознать эти распространенные имена, потому что они все еще часто используются. Например, на этикетке для полоскания зубов фторидами химики-составители называют фторид олова (II), который обычно указан как фторид олова.

Некоторые примеры металлов, которые образуют более одного катиона, перечислены в таблице 3.5.1 вместе с названиями ионов. Обратите внимание, что простой катион Hg ⁺ не встречается в химических соединениях. Вместо этого все соединения ртути (I) содержат димерный катион Hg ₂ ^{2 +} , в котором два атома Hg связаны друг с другом.

93128 93128 93128 ^{3 3} +

Таблица 3.5.1: Общие катионы металлов, которые образуют более одного иона

Катион	Системное имя	Общее имя	Катион	Системное имя	Общее имя
* Не широко используемый.
† Изолированный ион ртути (I) существует только как газообразный ион.
Co 2 +	кобальт (II)	кобальт *	Pb 4 +	свинец (IV)	93101 931 331 931 3 301 +	кобальт (III)	кобальт *	Pb 2 +	свинец (II)	свинцовый *
Cr 2 +	хром	хром	Cu 2 +	медь (II)	медь
Cr 3 +	хром (III)	хром	Cu + + + I)	медь
Fe 2 +	железо (II)	железо	Sn 4 +	олово (I V)	станник
Fe 3 +	железо (III)	железо	Sn 2 +	олово (II)	олово	2 901 099 996 +	марганца (II)	марганца *	рт.ст. 2 +	ртути (II)	ртути
Mn 3 +	Марганец (II)			ртуть	марганец *	Hg 2 2 +	ртуть (I)	ртуть †

c. катионов многоатомных . Названия общих многоатомных катионов, которые относительно важны в ионных соединениях (таких как ион аммония), приведены в таблице 2.4 «Общие многоатомные ионы и их названия».

3. Назовите анион.

а. одноатомные анионы . Имена одноатомных анионов добавляются путем добавления суффикса -ide к корню имени родительского элемента; таким образом, Cl ^— представляет собой хлорид, O ^2- представляет собой оксид, P ^3- представляет собой фосфид, N ^{3-93232 представляет собой нитрид (также называемый азидом) и C 4- представляет собой карбид.Поскольку заряды на этих ионах можно предсказать по их положению в периодической таблице, указывать заряд в названии не обязательно. Примеры одноатомных анионов приведены в таблице 2.2 «Некоторые общие одноатомные ионы и их названия».}

б. Полиатомные анионы . Многоатомные анионы обычно имеют общие имена, которые необходимо запомнить; некоторые примеры приведены в таблице 2.4. Многоатомные анионы, которые содержат один атом металла или неметалла плюс один или несколько атомов кислорода, называются оксоанионами (или оксианионами).В тех случаях, когда для элемента известно только два оксоаниона, название оксоаниона с большим количеством атомов кислорода заканчивается на -ate, а название оксоаниона с меньшим числом атомов кислорода заканчивается на -ite. Например, NO _{3 ^—} является нитратом, а NO _{2 ^—} является нитритом.

Галогены и некоторые переходные металлы образуют более обширную серию оксоанионов с четырьмя членами. В названиях этих оксоанионов префикс используется для идентификации оксоаниона с наибольшим количеством кислорода (так что ClO ₄ ^— является перхлоратом, а ClO ₃ ^— — хлоратом), а префикс гипо- используется для идентификации аниона с наименьшим количеством кислорода (ClO ₂ ^— — хлорит и ClO ^— — гипохлорит).Взаимосвязь между названиями оксоанионов и количеством присутствующих атомов кислорода показана на рисунке 3.5.3. «Взаимосвязь между названиями оксоанионов и количеством присутствующих атомов кислорода». Дифференцирование оксоанионов в такой серии не является тривиальным вопросом; например, гипохлорит-ион является активным ингредиентом в отбеливателе для стирки и в дезинфицирующем средстве для бассейна, но соединения, которые содержат перхлорат-ион, могут взорваться, если они вступят в контакт с органическими веществами.

4.Напишите название соединения в качестве названия катиона, за которым следует название аниона.

Рисунок 3.5.2: Металлы, которые образуют более одного катиона, и их местоположения в периодической таблице информация подразумевается зарядами на ионах. Однако при написании формулы для ионного соединения из его названия необходимо учитывать заряд ионов.Поскольку заряд иона хлорида равен -1, а заряд иона кальция равен +2, например, в соответствии с их позициями в периодической таблице, арифметика показывает, что хлорид кальция должен содержать вдвое больше хлорид-ионов, чем ионов кальция, чтобы сохранить электрическая нейтральность. Таким образом, формула CaCl ₂ . Точно так же фосфат кальция должен быть Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ , потому что катион и анион имеют заряды +2 и −3 соответственно. Лучший способ узнать, как назвать ионные соединения, — это проработать несколько примеров, ссылаясь на рисунок 3.5.1, Таблица 2.2, Таблица 2.4 и Таблица 3.5.1 по мере необходимости.

За некоторыми исключениями, эти металлы обычно являются переходными металлами или актинидами.

Рисунок 3.5.3: Связь между названиями оксоанионов и числом присутствующих атомов кислорода

Катионы всегда называются перед анионами.

Большинство переходных металлов, много актинидов и самые тяжелые элементы групп 13–15 могут образовывать более одного катиона.

Напишите систематическое имя (и общее название, если применимо) для каждого ионного соединения.

90 382

LiCl

MgSO ₄

(NH ₄ ) ₃ ПО ₄

Cu ₂ О

Учитывая : Эмпирическая формула

В ответ на просьбу : Название

Стратегия :

A Если для катиона возможен только один заряд, дайте его название, обращаясь к таблице 2.2 или таблице 2.4, если это необходимо. Если катион может иметь более одного заряда (Таблица 3.5.1), указать плату, используя римские цифры.

B Если анион не содержит кислорода, назовите его в соответствии с шагом 3а, используя Таблицу 2.2 и Таблицу 2.4, если необходимо. Для многоатомных анионов, которые содержат кислород, используйте Таблицу 2.4 и соответствующий префикс и суффикс, перечисленные в шаге 3b.

C Начиная с катиона, напишите название соединения.

Решение :

a. A B Литий входит в группу 1, поэтому мы знаем, что он образует только катион Li ⁺ , который является ионом лития.Точно так же хлор находится в группе 7, поэтому он образует анион Cl ^— , который является хлорид-ионом. C Поскольку мы начинаем с названия катиона, название этого соединения — хлорид лития, который используется в медицине в качестве антидепрессанта.

б. A B Катион — это ион магния, а анион, который содержит кислород, — это сульфат. C Поскольку мы сначала перечислим катион, название этого соединения — сульфат магния. Гидратированная форма сульфата магния (MgSO ₄ · 7H ₂ O) продается в аптеках в виде солей Эпсома, резкого, но эффективного слабительного.

в. A B Катионом является ион аммония (из таблицы 2.4), а анионом — фосфат. C Таким образом, соединение представляет собой фосфат аммония, который широко используется в качестве удобрения. Нет необходимости указывать, что формульная единица содержит три иона аммония, потому что три необходимы для уравновешивания отрицательного заряда на фосфате.

d. A B Катион — это переходный металл, который часто образует более одного катиона (таблица 3.5.1). Поэтому мы должны указать положительный заряд катиона в названии: медь (I) или, согласно более старой системе, медь.Анион оксидный. C Название этого соединения — оксид меди (I) или, в более старой системе, оксид меди. Оксид меди (I) используется в качестве красной глазури на керамике и в красках против обрастания для предотвращения роста организмов на днище лодок.

Cu ₂ O . Дно лодки защищено красной краской против обрастания, содержащей оксид меди (I), Cu ₂ O.

Упражнение

Напишите систематическое имя (и общее название, если применимо) для каждого иона соединение.

1. CuCl ₂
2. MgCO ₃
3. FePO ₄

Ответ :

1. хлорид меди (II) (или хлорид меди)
2. карбонат магния
3. карбонат магния
(или фосфат железа)

Напишите формулу для каждого соединения.

1. дигидрофосфат кальция
2. сульфат алюминия
3. оксид хрома (III)

Дано : систематическое имя

Запрошено : формула

Стратегия :

A A его заряд с использованием местоположения элемента в периодической таблице и таблице 2.2 и образуйте катионы с разными зарядами, используйте соответствующую римскую цифру или суффикс, чтобы указать его заряд.

B Определите анион, используя таблицу 2.2 «Некоторые общие одноатомные ионы и их названия» и таблицу 2.4. Начиная с катиона, напишите формулу соединения и затем определите количество катионов и анионов, необходимое для достижения электрической нейтральности.

Решение :

a. A Кальций находится в группе 2, поэтому он образует только ион Ca ^{2 +} . B Дигидрофосфат — это ион H ₂ PO ₄ — (Таблица 2.4). Два иона H ₂ PO ₄ ^— необходимы для уравновешивания положительного заряда на Ca ^{2 +} , чтобы получить Ca (H ₂ PO ₄ ) ₂ . Гидрат дигидрофосфата кальция, Ca (H ₂ PO ₄ ) ₂ · H ₂ O, является активным ингредиентом в разрыхлителе.

б. A Алюминий, расположенный ближе к вершине группы 13 в периодической таблице, образует только один катион, Al ^3, , ⁺ (рис. 3.5.2 «Металлы, которые образуют более одного катиона и их расположение в периодической таблице»). B Сульфат SO ₄ ² (Таблица 2.4). Для уравновешивания электрических зарядов нам понадобятся два катиона Al ^{3 +} и три аниона SO ₄ ^{2-93232, что дает Al ₂ (SO ₄ ) ₃ . Сульфат алюминия используется для дубления кожи и очистки питьевой воды.}

в. A Поскольку хром является переходным металлом, он может образовывать катионы с различными зарядами.Римская цифра говорит нам, что положительный заряд в этом случае +3, поэтому катион Cr ^{3 +} . Оксид B является O ² . Таким образом, два катиона (Cr ^{3 +} ) и три аниона (O ^2-) необходимы для получения электрически нейтрального соединения, Cr ₂ O ₃ . Это соединение представляет собой обычный зеленый пигмент, который имеет множество применений, в том числе камуфляжных покрытий.

Cr ₂ O ₃ .Оксид хрома (III) (Cr ₂ O ₃ ) является обычным пигментом в темно-зеленых красках, таких как камуфляжная краска.

Напишите формулу для каждого соединения.

1. хлорид бария
2. карбонат натрия
3. гидроксид железа (III)

Ответ :

1. BaCl ₂
2. Na ₂ CO _{3 3 3}
9038 9383 3 9383 9383 3 _{3 038 93838}

Резюме

• Существует систематический метод, используемый для названия ионных соединений.

Ионные соединения названы в соответствии с систематическими процедурами, хотя распространенные названия широко используются. Систематическая номенклатура позволяет химикам писать структуру любого соединения от его имени и наоборот. Ионные соединения называются сначала записью катиона, а затем аниона. Если металл может образовывать катионы с более чем одним зарядом, заряд указывается римскими цифрами в скобках после названия металла. Оксоанионы представляют собой многоатомные анионы, которые содержат один атом металла или неметалла и один или несколько атомов кислорода.

• Описать состав химического соединения.
• Назвать ковалентные соединения, содержащие до трех элементов.

Как и в случае ионных соединений, система именования ковалентных соединений позволяет химикам написать молекулярную формулу из названия и наоборот. В этом и следующем разделе описываются правила именования простых ковалентных соединений, начиная с неорганических соединений, а затем переходя к простым органическим соединениям, которые содержат только углерод и водород.

Когда химики синтезируют новое соединение, они могут еще не знать его молекулярную или структурную формулу. В таких случаях они обычно начинают с определения своей эмпирической формулы относительного числа атомов элементов в соединении, приведенного к наименьшему целому числу. Поскольку эмпирическая формула основана на экспериментальных измерениях количества атомов в образце соединения, она показывает только отношения числа присутствующих элементов. Различие между эмпирическими и молекулярными формулами можно проиллюстрировать с помощью бутана, ковалентного соединения, используемого в качестве топлива в одноразовых зажигалках.Молекулярная формула для бутана является C ₄ H ₁₀ . Соотношение атомов углерода и атомов водорода в бутане составляет 4:10, что может быть уменьшено до 2: 5. Таким образом, эмпирическая формула для бутана C ₂ H ₅ . Единица формулы — это абсолютная группировка атомов или ионов, представленная эмпирической формулой соединения, ионного или ковалентного. Бутан имеет эмпирическую формулу C ₂ H ₅ , но содержит две формульные единицы C ₂ H ₅ , что дает молекулярную формулу C ₄ H ₁₀ .

Поскольку ионные соединения не содержат дискретных молекул, для указания их составов используются эмпирические формулы. Все соединения, будь то ионные или ковалентные, должны быть электрически нейтральными. Следовательно, положительные и отрицательные заряды в формульной единице должны точно взаимно отменять друг друга. Если катион и анион имеют заряды одинаковой величины, такие как Na ⁺ и Cl ^— , то соединение должно иметь соотношение катионов к анионам 1: 1, и эмпирическая формула должна быть NaCl.Если заряды не имеют одинаковую величину, тогда для получения нейтрального соединения требуется соотношение катион: анион, отличное от 1: 1. Например, в случае Mg ^{2 +} и Cl ^— два иона Cl ^— необходимы для уравновешивания двух положительных зарядов на каждом ионе Mg ^{2 +} , что дает эмпирическую формулу MgCl ₂ . Точно так же формула для ионного соединения, которое содержит Na ⁺ и O ^2-, представляет собой Na ₂ O.

Ионные соединения не содержат дискретных молекул, поэтому для указания их составов используются эмпирические формулы.

бинарных ионных соединений

Ионное соединение, которое содержит только два элемента, один из которых представлен в виде катиона, а другое в качестве аниона, называется бинарным ионным соединением. Одним из примеров является MgCl ₂, коагулянт, используемый при приготовлении тофу из соевых бобов. Для бинарных ионных соединений индексы в эмпирической формуле также могут быть получены путем скрещивания зарядов: используйте абсолютное значение заряда для одного иона в качестве индекса для другого иона.Этот метод схематически показан следующим образом:

Пересечение сборов . Один из способов получения подписок в эмпирической формуле заключается в пересечении сборов .

При пересечении сборов иногда необходимо уменьшить число подписчиков до их простейшего соотношения, чтобы написать эмпирическую формулу. Рассмотрим, например, соединение, образованное Mg ^{2 +} и O ² . Использование абсолютных значений зарядов на ионах в качестве индексов дает формулу Mg ₂ O ₂ :

Это упрощает до правильной эмпирической формулы MgO.Эмпирическая формула содержит один ион Mg ^{2 +} и один ион O ² .

Напишите эмпирическую формулу для простейшего бинарного ионного соединения, образованного из каждой пары ионов или элементов.

1. Ga ^{3 +} и As ³⁻
2. Eu ^{3 +} и O ²⁻
3. кальций и хлор

Данные : ионы или элементы

Запрашивается : эмпирическая формула для бинарного ионного соединения.

Используйте абсолютное значение заряда для каждого иона в качестве индекса для другого иона. Сократите число подписчиков до самых низких чисел

, чтобы написать эмпирическую формулу. Убедитесь, что эмпирическая формула электрически нейтральна.

Решение

a. B Использование абсолютных значений зарядов на ионах в качестве индексов дает Ga3As3:

Сокращение индексов до наименьших целых чисел дает эмпирическую формулу GaAs, которая электрически нейтральна [+3 + (−3) = 0] ,В качестве альтернативы, мы могли бы признать, что Ga ^{3 +} и As ^3- имеют заряды одинаковой величины, но противоположных знаков. Один ион Ga ^{3 +} уравновешивает заряд на одном ионе As ^3-, и соединение 1: 1 не будет иметь полного заряда. Поскольку мы пишем индексы только в том случае, если число больше 1, эмпирическая формула GaAs. GaAs представляет собой арсенид галлия, который широко используется в электронной промышленности в транзисторах и других устройствах.

б. B Поскольку Eu ^{3 +} имеет заряд +3, а O ^2- имеет заряд -2, чистый состав 1: 1 будет иметь чистый заряд +1. Поэтому мы должны найти кратные сборы, которые отменяют. Мы пересекаем заряды, используя абсолютное значение заряда одного иона в качестве индекса для другого иона:

Индекс для Eu ^{3 +} равен 2 (из O ^2– ), а индекс для O ^{2 —} — 3 (из Eu ^{3 +} ), что дает Eu ₂ O ₃ ; подписки не могут быть сокращены в дальнейшем.Эмпирическая формула содержит положительный заряд 2 (+3) = +6 и отрицательный заряд 3 (-2) = −6 для чистого заряда 0. Соединение Eu ₂ O ₃ является нейтральным. Оксид европия отвечает за красный цвет на экранах телевизоров и компьютеров.

в. A Поскольку заряды на ионах не приведены, мы должны сначала определить ожидаемые заряды для наиболее распространенных ионов, полученных из кальция и хлора. Кальций находится в группе 2, поэтому он должен потерять два электрона, чтобы образовать Ca ^{2 +} .Хлор находится в группе 17, поэтому он должен получить один электрон, чтобы образовать Cl ^— .

B Два иона Cl ^— необходимы для уравновешивания заряда на одном ионе Ca ^{2 +} , что приводит к эмпирической формуле CaCl ₂ . Мы также могли бы пересекать заряды, используя абсолютное значение заряда на Ca ^{2 +} в качестве индекса для Cl и абсолютное значение заряда на Cl ^— в качестве индекса для Ca:

Индексы в CaCl ₂ не может быть уменьшена в дальнейшем.Эмпирическая формула электрически нейтральна [+2 + 2 (−1) = 0]. Это соединение — хлорид кальция, одно из веществ, используемых в качестве «соли» для таяния льда на дорогах и тротуарах зимой.

Напишите эмпирическую формулу для простейшего бинарного ионного соединения, образованного из каждой пары ионов или элементов.

1. Li ⁺ и N ^3-
2. Al ^{3 +} и O ^2-
3. лития и кислорода

Ответ :

.

примеров неорганических соединений

Неорганические соединения

Неорганическое соединение — это любое соединение, в котором отсутствует атом углерода, из-за отсутствия более глубокого определения. Эти соединения с атомом углерода называются органическими соединениями из-за их корневого основания в атоме, которое жизненно важно для жизни. Существует небольшое количество неорганических соединений, которые на самом деле содержат углерод, учитывая его склонность к образованию молекулярных связей; К ним относятся угарный газ и углекислый газ, чтобы назвать несколько.

Неорганические соединения часто довольно просты, так как они не образуют сложных молекулярных связей, которые делает возможным углерод.Типичным примером простого неорганического соединения может быть хлорид натрия, более известный как домашняя соль. Это соединение содержит только два атома, натрия (Na) и хлора (Cl).

Примеры неорганических соединений:

1. H ₂ O — Вода является простым неорганическим соединением, даже если оно содержит водород, ключевой атом (наряду с углеродом) во многих органических соединениях. Атомы в молекуле воды образовали очень простые связи из-за этого недостатка углерода.

2.HCl — гидрохлорид, также известный как соляная кислота при растворении в воде, представляет собой бесцветную едкую кислоту с довольно сильным pH. Это найдено в желудочных соках многих животных, помогая в вываривании, расщепляя пищу.

3. CO ₂ — Двуокись углерода, несмотря на присутствие в формуле атома углерода, классифицируется как неорганическое соединение. Это вызвало спор в научном сообществе, когда возникли вопросы относительно обоснованности наших нынешних методов классификации соединений.В настоящее время органические соединения содержат углерод или углеводород, который образует более прочную связь. Связь, образованная углеродом в CO ₂ , не является прочной связью.

4. NO ₂ — Газообразный диоксид азота имеет различные цвета при разных температурах. Он часто производится при атмосферных ядерных испытаниях и отвечает за красноречивый цвет, отображаемый в грибных облаках. Он высокотоксичен и образует довольно слабые связи между атомами азота и кислорода.

5.Fe ₂ O ₃ — Оксид железа (III) является одним из трех основных оксидов железа и является неорганическим соединением из-за отсутствия атома углерода или углеводорода. Оксид железа (III) встречается в природе в виде гематита и является источником большинства железа для сталелитейной промышленности. Это обычно известно как ржавчина, и имеет много особенностей со своим естественным аналогом.

Примеры неорганических соединений

2.8: Наименование неорганических соединений — Химия LibreTexts
Цели обучения
• Описать состав химического соединения.
• Назвать ковалентные соединения, содержащие до трех элементов.
Как и в случае ионных соединений, система именования ковалентных соединений позволяет химикам писать молекулярные формулы из названия и наоборот. В этом и следующем разделе описываются правила именования простых ковалентных соединений, начиная с неорганических соединений, а затем переходя к простым органическим соединениям, которые содержат только углерод и водород.
Когда химики синтезируют новое соединение, они могут еще не знать его молекулярную или структурную формулу. В таких случаях они обычно начинают с определения своей эмпирической формулы относительного числа атомов элементов в соединении, приведенного к наименьшему целому числу. Поскольку эмпирическая формула основана на экспериментальных измерениях количества атомов в образце соединения, она показывает только отношения числа присутствующих элементов. Различие между эмпирическими и молекулярными формулами можно проиллюстрировать с помощью бутана, ковалентного соединения, используемого в качестве топлива в одноразовых зажигалках.Молекулярная формула для бутана \ (\ ce {C4h20} \). Соотношение атомов углерода и атомов водорода в бутане составляет 4:10, что может быть уменьшено до 2: 5. Таким образом, эмпирическая формула для бутана \ (\ ce {C2H5} \). Единица формулы — это абсолютная группировка атомов или ионов, представленная эмпирической формулой соединения, ионного или ковалентного. Бутан имеет эмпирическую формулу \ (\ ce {C2H5} \), но он содержит две \ (\ ce {C2H5} \) формульные единицы, что дает молекулярную формулу \ (\ ce {C4h20} \).
Поскольку ионные соединения не содержат , содержат дискретные молекулы, эмпирические формулы используются для указания их составов.{-}} \), например, два иона Cl ^— необходимы для уравновешивания двух положительных зарядов на каждом ионе Mg ^{2 +} , давая эмпирическую формулу \ (\ ce {MgCl2} \). Аналогично, формула для ионного соединения, которое содержит ионы Na ⁺ и O ^2-, представляет собой Na ₂ O.
Ионные соединения не содержат дискретных молекул, поэтому для указания их составов используются эмпирические формулы.
бинарных ионных соединений
Ионное соединение, которое содержит только два элемента, один из которых представлен в виде катиона, а другой в качестве аниона, называется бинарным ионным соединением.Одним из примеров является \ (\ ce {MgCl_2} \), коагулянт, используемый при приготовлении тофу из соевых бобов. Для бинарных ионных соединений индексы в эмпирической формуле также могут быть получены путем скрещивания зарядов: используйте абсолютное значение заряда для одного иона в качестве индекса для другого иона. Этот метод схематически показан следующим образом:
Пересечение обвинений. Один из методов получения подписок в эмпирической формуле — это пересечение сборов.
При пересечении сборов иногда необходимо уменьшить число подписчиков до их простейшего соотношения, чтобы написать эмпирическую формулу.Рассмотрим, например, соединение, образованное Mg ^{2 +} и O ² . Использование абсолютных значений зарядов на ионах в качестве индексов дает формулу \ (\ ce {Mg2O2} \):
Это упрощает до правильной эмпирической формулы MgO. Эмпирическая формула имеет один ион Mg ^{2 +} и один ион O ² .
Пример \ (\ PageIndex {1} \): бинарные ионные соединения
Напишите эмпирическую формулу для простейшего бинарного ионного соединения, образованного из каждой пары ионов или элементов.
1. Ga ^{3 +} и As ³
2. Eu ^{3 +} и O ^2–
3. кальций и хлор
Дано : ионы или элементы
Запрошено : эмпирическая формула для бинарного ионного соединения
Стратегия :
1. Если не указано, определить ионные заряды на основе расположения элементов в периодической таблице.
2. Используйте абсолютное значение заряда для каждого иона в качестве индекса для другого иона. Уменьшите количество подписчиков до самых низких цифр
, чтобы написать эмпирическую формулу. Убедитесь, что эмпирическая формула электрически нейтральна.
Решение
а. B Использование абсолютных значений зарядов на ионах в качестве индексов дает \ (\ ce {Ga3As3} \):
Сокращение индексов до наименьших целых чисел дает эмпирическую формулу GaAs, которая является электрически нейтральной [+3 + (−3) = 0].В качестве альтернативы, мы могли бы признать, что Ga ^{3 +} и As ^3- имеют заряды одинаковой величины, но противоположных знаков. Один ион Ga ^{3 +} уравновешивает заряд на одном ионе As ^3-, и соединение 1: 1 не будет иметь полного заряда. Поскольку мы пишем индексы только в том случае, если число больше 1, эмпирическая формула GaAs. GaAs представляет собой арсенид галлия, который широко используется в электронной промышленности в транзисторах и других устройствах.
б. B Так как Eu ^{3 +} имеет заряд +3, а O ^2- имеет заряд -2, чистый состав 1: 1 будет иметь чистый заряд +1. Поэтому мы должны найти кратные сборы, которые отменяют. Мы пересекаем заряды, используя абсолютное значение заряда для одного иона в качестве индекса для другого иона:
Индекс для Eu ^{3 +} равен 2 (из O ^2– ), а индекс для O ^2– равен 3 (из Eu ^{3 +} ), что дает ₂ O ₃ ; подписки не могут быть сокращены в дальнейшем.Эмпирическая формула содержит положительный заряд 2 (+3) = +6 и отрицательный заряд 3 (-2) = −6, для чистого заряда 0. Соединение Eu ₂ O ₃ является нейтральным. Оксид европия отвечает за красный цвет на экранах телевизоров и компьютеров.
в. A Поскольку заряды на ионах не приведены, мы должны сначала определить ожидаемые заряды для наиболее распространенных ионов, полученных из кальция и хлора. Кальций находится в группе 2, поэтому он должен потерять два электрона, чтобы образовать Ca ^{2 +} .Хлор находится в группе 17, поэтому он должен получить один электрон, чтобы образовать Cl ^— .
B Два иона Cl ^— необходимы для уравновешивания заряда на одном ионе Ca ^{2 +} , что приводит к эмпирической формуле CaCl ₂ . Мы также могли бы пересекать заряды, используя абсолютное значение заряда для Ca ^{2 +} в качестве индекса для Cl и абсолютное значение заряда для Cl ^— в качестве индекса для Ca:
Подписки в CaCl ₂ не могут быть уменьшены в дальнейшем.Эмпирическая формула электрически нейтральна [+2 + 2 (−1) = 0]. Это соединение — хлорид кальция, одно из веществ, используемых в качестве «соли» для таяния льда на дорогах и тротуарах зимой.
Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)
Напишите эмпирическую формулу для простейшего бинарного ионного соединения, образованного из каждой пары ионов или элементов.
1. Li ⁺ и N ³⁻
2. А1 ^{3 +} и О ²
3. литий и кислород
Ответ
Li ₃ N
Ответ б
Al ₂ O ₃
Ответ c
Li ₂ O
многоатомных ионов
Многоатомные ионы — это группы атомов, которые несут электрические заряды, хотя атомы в многоатомном ионе удерживаются вместе одними и теми же ковалентными связями, которые удерживают атомы вместе в молекулах.Подобно тому, как молекул гораздо больше, чем простых элементов, много многоатомных ионов больше, чем одноатомных. Двумя примерами многоатомных катионов являются ионы аммония (NH ₄ ⁺ ) и метиламмония (CH ₃ NH ₃ ⁺ ). Многоатомные анионы гораздо более многочисленны, чем многоатомные катионы; некоторые общие примеры находятся в Таблице \ (\ PageIndex {1} \).
Таблица \ (\ PageIndex {1} \): общие многоатомные ионы и их названия
Формула	Имя Ион	Формула	Имя Ион
NH 4 +	аммоний	HPO 4 2−	гидрофосфат
CH 3 NH 3 +	метиламмоний	H 2 PO 4 —	дигидрофосфат
OH —	гидроксид	ClO —	гипохлорит
O 2 2−	пероксид	ClO 2 —	хлорит
CN —	цианид	ClO 3 —	хлорат
SCN ​​ —	тиоцианат	ClO 4 —	перхлорат
NO 2 —	нитрит	MnO 4 —
.