Простые вещества

Химические элементы в свободном виде находятся в форме простых веществ Названия простых веществ не подчиняются систематической номенклатуре т.е. являются тривиальными. Число атомов в одной молекуле простого вещества называют атомностью. Например, все инертные газы (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) - образуют одноатомные молекулы. Молекулы водорода (H₂), кислорода (O₂), азота (N₂), хлора (Cl₂) и др. – состоят из двух атомов одного и того же химического элемента и поэтому называются двухатомными.

Явление существования химического элемента в виде двух или нескольких простых веществ, различающихся по количественному составу или кристаллическому строению, получило называние аллотропия. В названиях аллотропных модификаций простых веществ по систематической номенклатуре, как правило, совпадающих с названием соответствующих химических элементов, необходимо указывать число атомов элемента в молекуле, например O₃ – трикислород (озон), S₈ – октасера (кристаллическая сера), S_n –полисера (аморфная сера). Исключение составляют углерод и кислород, для которых аллторопные модификации называются, соответственно, алмаз, графит, карбин, фуллерен и озон.

Все изотопы какого-либо элемента (различные по атомному строению его разновидности) имеют одинаковое название. Единственным исключением является водород, каждый из трех изотопов которого имеет самостоятельное название: протий, дейтерий, тритий.

Сложные вещества

В соответствии с принципами систематической номенклатуры, химическая формула сложного вещества разделяется на условные электрически положительную (катион) и электрически отрицательную (анион) составляющие. Первая составляющая – катион ставится в формуле слева, а вторая – анион – справа.

Бинарные соединения

В формулах бинарных соединений, состоящих из металла и неметалла, на первом месте (слева) всегда стоит металл: CaO, NaCl, Cr₂O₃, K₂S и т.п.

В формулах веществ, не содержащих атомы металла, на первом месте указывается элемент с меньшей электроотрицательностью: H₂O, C₂H₆, NO₂, CS₂ и т.п. Исключение составляют некоторые соединения азота с водородом, для которых оставлено тривиальное написание формул: NH₃, N₂H₄.

Названия бинарных соединений образуются от латинского корня названия более электроотрицательного элемента с окончанием -ид и русского названия менее электроотрицательного элемента в родительном падеже. Если менее электроотрицательного элемент может находится в различных состояниях окисления, то в скобках указывают его степень окисления. Число атомов более электроотрицательного элемента, входящего в состав бинарного соединения может быть указано греческим числительным (моно, ди, три, тетра и т.д.). Исключением из указанных правил являются водородные соединения неметаллов, проявляющие особые свойства и по этому их названия образуются по правилам, принятым для кислот.

Оксиды. Оксидами называются соединения химических элементов с одним или более атомов кислорода: H₂O, CaO, CO₂, NO, Al₂O₃ и т.д. Оксиды, содержащие группу атомов кислорода, соединенных друг с другом (–О–О–), называются пероксидами, например, H₂O₂ , CaO₂ – пероксиды водорода и кальция соответственно.

По функциональным признакам оксиды подразделяются на несолеобразующие или безразличные (CO, NO,N₂O)и солеобразующие. Последние, в свою очередь, делятся на основные, кислотные и амфотерные.

Основными, называются оксиды, которым соответствуют основания и которые образуют соли при взаимодействии с кислотами или кислотными оксидами. Например, оксидам Na₂O, CaO, FeO соответствуют основания NaOH, Ca(OH)₂, Fe(OH)₂ и т.п.

Кислотными, называются оксиды, которым соответствуют кислоты и которые образуют соли при взаимодействии с основаниями или основными оксидами. Например, оксидам СO₂, SO₃, N₂O₅ соответствуют кислоты H₂CO₃, H₂SO₄, HNO₃ и т.п. Кислотные оксиды могут быть получены путем отнятия воды от соответствующих кислот, поэтому их называют также ангидридами кислот.

К амфотерным относятся оксиды, которые в зависимости от условий проявляют кислотные или основные свойства т.е. могут образовывать соли как с кислотами, так и с основаниями. К амфотерным оксидам относятся ZnO, Al₂O₃, SnO, Cr₂O₃, PbO и др.

Амфотерные оксиды не взаимодействуют с водой, а кислотные и основные оксиды прямо или косвенно взаимодействуя с водой образуют соответствующие кислоты и основания.

Галогениды. Это соединения галогенов (F, Cl, Br, I ) с менее электро-отрицательными элементами: NaCl, AgBr, KI, NaF и т.п.

Халькогениды. К этой группе принадлежат бинарные соединения элементов группы VIА – серы (S), селена (Se) и теллура (Te) с менее электроотрицательными элементами: CdS, H₂S, K₂Te, Cu₂Se и т.п.

Водные растворы водородных соединений S, Se и Te относят к бескислорподным кислотам с соответствующими названиями: H₂S – сероводородная кислота; H₂Se – селеноводородная кислота; H₂Te – теллуроводородная кислота.

Нитриды. Это бинарные соединения азота с менее электроотрицательными элементами: V₃N, Mg₃N₂, BN и т.п. Нитриды переходных металлов – металлоподобные химически устойчивые соединения с очень высокой твердостью и тугоплавкостью.

Водородные соединения азота и их производные. К этому типу веществ относят NH₃ – аммиак (нитрид водорода), N₂H₄ – гидразин, диамид (пернитрид водорода) и HN₃ – азидоводород (азид водорода). Их ионные производные имеют следующие названия:

NH₄⁺ – аммоний; NH₂^– – амид; NH^2– – имид; N^3– – нитрид; N₂H₅⁺ – гидразиний (1+); N₂H₆²⁺ – гидразиний (2+).

Фосфиды. Это бинарные соединения фосфора с менее электроотрицательными элементами: Ca₃P₂, Fe₃P, K₂P₅ и т.п. Соединения фосфора с водородом – H₃P –фосфид водорода и H₄P₂ – дифосфид водорода – традиционно рассматриваются как гидриды. Поэтому они имеют специальные названия – фосфин и дифосфан и записываются как PH₃ и P₂ H₄.

Карбиды. К карбидам относятся соединения углерода с менее электроотрицательными элементами: CaC₂, SiC, TaC, Mg₂C₃ и т.п.

Гидриды. Гидридами являются соединения водорода с металлами или неметаллами, менее электроотрицательными, чем водород: CaH₂, FeH₂ и т.п. Для гидридов элементов групп IVA и VA применяют специальные названия с суффиксами -ан и -ин: SiH₄ – моносилан; Si₃H₈ – трисилан; AsH₃ – арсин; SbH₃ – стибин; BiH₃ – висмутин; As₂H₄ – диарсан.

Общее название многочисленных гидридов бора – бораны. Число атомов водорода в этих соединениях указывают арабской цифрой в круглых скобках: B₂H₆ – диборан (6); B₅H₁₁ – пентаборан (11).

Интерметаллиды. Интерметаллиды - химические соединения двух металлов. Для записи формул интерметаллических соединений принят следующий порядок. Если металлы принадлежат к разным группам, то первым в формуле указывается элемент, расположенный левее в длиннопериодном варианте периодической таблицы Менделеева (Mg₂Sn₂ и т.п.), а если металлы находятся в одной группе, то первым указывается элемент с большим порядковым номером: KNa₂, AuCu₃ и т.п. Систематическое название интерметаллидов составляется из названий элементов с соответствующими числовыми приставками в именительном падеже: CuZn₃ – трицинк-медь; Na₃Pb₇ – гептасвинец-тринатрий.

Другие бинарные соединения. Помимо указанных в табл. 1 бинарных соединений, существуют и другие, подобные им вещества, где в качестве электроотрицательной составляющей выступают B, Si, As и другие химические элементы. Принципы построения их названий и написания формул не отличаются от рассмотренных типов.