Bài giảng Hóa vô cơ cho - Tóm tắt một số quy tắc chính của danh pháp quốc tế cho chất vô cơ

Nội dung text: Bài giảng Hóa vô cơ cho - Tóm tắt một số quy tắc chính của danh pháp quốc tế cho chất vô cơ

1. Chương I. DANH PHÁP CÁC HỢP CHẤT VÔ CƠ ( dịch từ sổ tay hóa vô cơ của P. A. Lydyl – người dịch Ths. Trần Minh Hương) I. CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC Công thức và tên gọi các nguyên tố hóa học được đưa ra trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Khi xây dựng danh pháp người ta sử dụng gốc tên của phần lớn các nguyên tố (alumin – aluminat, cobant – cobantat, molipden – molipdat, photphor – photphat, photphit, clor – clorua, clorat). Theo truyền thống đối với một số nguyên tố người ta sử dụng gốc tên La tinh: Ag – argent, As – ars, arsen, Au – aur, C – carb, carbon, Cu – cupr, Fe – ferr, H – hydr, hydrogen, Hg – merqur, Ni – niccol, O – oc, oxigen, Pb – plomb, S – sulf, Sb – stib, Si – sil, silic, silis, Sn – stann. Hydro với các đồng vị được ký hiệu 1H (hydro), 2D (deteri), 3T (triti) Tất cả các nguyên tố hóa học được chia một cách tương đối thành kim loại và phi kim. Phi kim có các nguyên tố : He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, F, Cl, Br, I, At, O, S, Se, Te, N, P, As, C, Si, B và H. Các nguyên tố còn lại là kim loại. Các nguyên tố được chia thành các họ s, p, d, f. Người ta còn sử dụng các tên gọi nhóm nguyên tố như sau: Actinoit – Ac, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, (No), (Lr). Cancogen - O, S, Se, Te, Po. Halogen - F, Cl, Br, I, At. Khí trơ – He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn. Kim loại kiềm – Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Kim loại kiềm thổ – Ca, Sr, Ba, Ra. Nguyên tố họ sắt – Fe, Co, Ni. Nguyên tố họ platin – Ru, Ph, Pd, Os, Ir, Pt. Lantanoit – La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu. II. ĐƠN CHẤT VÀ HỢP CHẤT 1. Các quy tắc chung về công thức hóa học. Mỗi một chất được biểu diễn chỉ bởi một công thức hoá học duy nhất, hoàn toàn tương thích với cấu tạo của nó. Ví dụ: Al, P4, S8, HgCl2, NH3, II IV (Pb2 Pb )O4, Na3PO4, K3[Cr(OH)6], SO2.nH2O. Công thức của các đơn chất được biểu diễn bằng ký hiệu của nguyên tố tương ứng kèm theo số lượng nguyên tử của nó trong phân tử bằng các số Ảrập viết ở phía dưới bên phải ký hiệu nguyên tố (số 1 có thể bỏ qua), ví dụ: Na, Sb, Xe, Li2, O2, P4. Trong công thức hóa học của các hợp chất, vị trí đầu tiên bên phải luôn luôn là của các hợp phân dương, còn tiếp đó là các hợp phần âm. Ví dụ: SF6, II III (Fe Fe2 )O4, MgCl(OH), [Cr(CO)6], AuCu3. Công thức hóa học của các chất hai nguyên tố (có dạng AaBb) phải tuân theo dãy thực tế các nguyên tố. Dãy này về cơ bản tương tự như bảng hệ thống tuần hoàn nhưng có tính đến độ âm điện của các nguyên tố. Nguyên tố A (hợp phần dương của công thức) luôn đứng phía đầu dãy thực tế (bên phải hình vẽ), còn nguyên tố B (hợp phần âm) là nguyên tố bất kỳ đứng sau A trong dãy thực tế. Ví dụ: Li2S, Al2Cl6, MoO3, Cl3N, P4O10, CuAl2, FeNi3 2
2. Mức oxi hóa của các nguyên tố có thể đưa ra nhờ chỉ số Lamã (và số 0) ở trên bên phải công thức cùng với các dấu + (cộng) hay – (trừ), tuy nhiên dấu + III I -II 0 có thể bỏ qua. Ví dụ: (Fe Cu )S2 , K4[Pd (CN)4)]. Các mức oxi hóa không xác  - định trong một số hợp chất dạng MmAa được ký hiệu như sau: Mm Aa . Việc đưa ra các mức oxi hóa không phải là quy tắc bắt buộc, nhưng thường được dùng để làm sáng tỏ thêm thông tin về công thức.ví dụ các hợp chất có các nguyên tử của cùng một nguyên tố ở các mức oxi hóa khác nhau, như trong II III (Fe Fe2 )O4, cũng như trong các anion phức khi điện tích của ion trái dấu III trong hợp chất không phải là hiển nhiên như trong Fe[Fe (CN)6]. Điện tích ion được chỉ ra bởi chỉ số Ả rập viết phía trên bên phải (số 1 có thể bỏ qua) kèm theo dấu coì¥Á Y
   ¿
   '{ 4
3. bjbjĩWĩW "ư ‘=
   ‘=
   w
   ÿÿ ÿÿ ÿÿ ] R
   R
   R
   R
   R
   R
   R
   
   r
   r
   r
   r 8 ª
   ¤ di liti P4 – tetraphotpho HgCl2 – clorua thủy ngân (II) Hg2Cl2 – diclorua dithủyngân Na3PO4 – ortophotphat natri K3[Cr(OH)6] – hecxahydrocxocromat (III) kali SO2.nH2O – polihydrat dioxit lưu huỳnh Các tên gọi của phần lớn các hợp chất được cấu tạo từ hai từ – tên của hợp phần âm (anion) được gọi trước và tên của hợp phần dương (cation) được gọi sau. Trong đó tên của các hợp phần âm được xây dựng bằng cách thêm đuôi –ua (đối với các hợp phần đơn giản chỉ chứa một loại nguyên tố) hoặc thêm –at (đối với các hợp phần phức tạp, trong cách gọi tên truyền thống có một số ngoại lệ), có nghiã là tương tự như tên gọi của các ion tự do (xem II.3) nhưng bỏ từ – ion. Hợp phần dương có tên gọi tương tự tên gọi của các cation tự do (xem II.3) nhưng bỏ từ cation. Ví dụ: SF6 – hecxaflorua lưu huỳnh NH4VO3 – metavanadat amoni SiO2 – dioxit silic Na2S2O4 – tetraoxodisulfat dinatri Fe3C – carbit tri sắt K2Cr3O10 – decaoxotricrommat (VI) kali Sn(OH)2 – hydroxit kẽm(II) BaSO4 – sulfat bari Khi có mặt hai hợp phần hay nhiều hơn nữa thì tên của chất được viết cách nhau bởi dấu gạch ngang. Ví dụ: CSO – oxit-sulfua carbon S2Cl2O5 – pentaoxit-diclorua dilưuhuỳnh (LiTmGe)O4 – tetraoxit gecmani-tuli-liti K2Mg(SO4)2 – sulfat magie-dikali Danh pháp quốc tế của các đơn chất và nhiều hợp chất kim loại, các tên riêng của các hợp chất thông dụng, danh pháp phức chất không có cầu ngoại được cấu tạo từ một từ duy nhất (xem II.3, III.2). Ví dụ:S 8 – octalưuhuỳnh AuCu3 – triđồngvàng NH3 – amoniac [Cr(CO)6} – hecxacarbonylcrom Các chỉ số đơn: 1 – mono 5 – penta 9 – nona 2 – di 6 – hecxa 10 – deca 6
4. Tuy nhiên phương pháp Stoc cũng không phải là tổng quát, bởi vì mức oxi hóa không phải lúc nào cũng có thể tính được theo công thức, ví dụ trường hợp Fe3C. ngoài ra nó cũng không thể sử dụng khi tỷ lệ giữa số cation và anion là chưa tối giản (2:2, 2:4, 4:10 ), ví dụ như trong hợp chất Hg2Br2 – dibromua di thủy ngân, (không thể đọc là bromua thủy ngân(I) vì cách đọc này tương ứng với công thức HgBr). Điện tích ion được viết liền (không cách ô) ngay sau tên ion và đặt trong + - ngoặc đơn (phương pháp Ebens – Bassett). Ví dụ: I2 - cation diiod(1+), I3 - ion triiodua(1-). Điện tích của các ion được đọc như các số đếm với dấu của nó. Phương pháp Ebens – Bassett chỉ được sử dụng khi các phương pháp khác (như chỉ số đơn hay chỉ ra mức oxi hóa của các nguyên tố) không thể cho biết các thông tin về thành phần và cấu tạo của ion. phương pháp này thường được áp dụng cho các ion phức tạp. Ví dụ: 3+ 2- Bi3 - cation tribitmut(3+) S2 - ion disulfua(2-) + 2- N2H5 - cation hydrazyni(1+) S4 - ion tetrasulfua(2-) 2+ N2H6 - cation hydrazyni(2+) 3+ [Nb6I8] - cation octaiodohecxaniobi(3+) Khi gọi tên các hợp chất có cùng thành phần cấu tạo nhưng khác nhau về vị trí các nguyên tử trong phân tử người ta chỉ ra ký hiệu nguyên tử liên kết với hợp phần khác của phân tử. Ví dụ: HNCO – cyanat-N hydro, khác với HOCN – cyanat hydro. 2. Các loại danh pháp a. Danh pháp quốc tế. Loại danh pháp này phản ánh một cách đầy đủ và tương thích với cấu tạo chất. Chúng được xây dựng theo những quy tắc chung và tổng quát cho tất cả các chất, do đó không đòi hỏi phải nhớ công thức hóa học. Danh pháp quốc tế của các đơn chất được tạo thành từ tên gọi các nguyên tố hóa học có kèm theo số nguyên tử (trong những trường hợp hiển nhiên thì tiếp đầu mono- có thể bỏ qua): Hg – thủy ngân H2 – dihydro Mg – magie Na2 – dinatri O – monooxi S6 – hecxalưuhuỳnh H – monohydro Sen – poliselen Danh pháp quốc tế của các cation đơn giản được xây dựng từ cụm từ cation và tên của nguyên tố hóa học tương ứng kèm theo mức oxi hóa của nó, nếu là cation một nguyên tử, hoặc số nguyên tố và điện tích của cation, nếu là cation nhiều nguyên tử. Việc gọi kèm số oxi hóa đối với các nguyên tố s, p là không nhất thiết (đối với các nguyên tố d thì luôn là cần thiết). Ví dụ:H + - cation hydro Fe2+ - cation sắt(II) + 3+ H2 - cation dihydro(+1) Fe - cation sắt(III) 2+ 2+ Ba - cation bari S8 - cation octlưuhuỳnh(+2) Danh pháp quốc tế của các cation nhiều nguyên tố được xây dựng theo các quy tắc gọi tên đối với phức chất (xem III.2). 8
5. - N3 - ion trinitrua(-1) và ion azide H2O – oxit hydro và nước K2CrO4 – tetraoxocromat(VI) kali và cromat kali b. Danh pháp truyền thống. loại danh pháp này cho phép hình dung một cách chính xác về thành phần chất và đòi hỏi phải nhớ công thức. Tuy nhiên chúng lại ngắn gọn hơn so với danh pháp quốc tế nên thuận lợi cho việc gọi tên. Danh pháp truyền thống chỉ được sử dụng cho một số giới hạn các oxiaxit thông thường và các muối của nó. Oxiaxit Anion Công thức Tên axit Công thức Tên gọi 2- HAsO2 metaarsenơ AsO2 metaarsenit 3- H3AsO3 ortoarsenơ AsO3 ortoarsenit 2- H3AsO4 asernic AsO2 arsenat - HBO2 metaboric BO2 metaborat 3- BO3 ortoborat 2- B4O7 tetraborat HBrO hypobromơ BrO- hypobromit - HBrO2 bromơ BrO2 bromit - HBrO3 bromic BrO3 bromat - HBrO4 perbromic BrO4 perbromat 2- H2CO3 carbonic CO3 carbonat HClO hypoclorơ ClO- hypoclorit - HClO2 clorơ ClO2 clorit - HClO3 cloric ClO3 clorat - HClO4 percloric ClO4 perclorat 2- H2CrO4 cromic CrO4 cromat 2- H2Cr2O7 bicromic Cr2O7 bicromat 2- FeO4 ferrat 2- H2GeO3 gecmanic GeO3 gecmanat HIO hypoiodơ IO- hypoiodit - HIO3 iodic IO3 iodat - HIO4 mmetaperiodic IO4 metaperiodat 5- H5IO6 ortoperiodic IO6 ortoperiodat 2- MnO4 manganat - HMnO4 permanganic MnO4 permanganat 2- MoO4 Molibdat - HNO2 nitrơ NO2 nitrit - HNO3 nitric NO3 nitrat 2- H2N2O2 hyponitrơ N2O2 hyponitrit - HPO3 metaphotphoric PO3 metaphotphat 3- H3PO4 photphoric PO4 photphat 2- H2P2O7 pyrophotphoric P2O7 pyrophotphat 2- ReO4 renat 10
6. - cation: + + H3O - oxini NO - nitrozyl + + NF4 - tetrafloramoni NO2 - nitroyl + + NH4 - amoni O2 - dioxigenyl + + N2H5 - hidrazini OH - hydrocxyl + 2+ NH3OH - hydroxilamini VO - vanadyl 2+ UO2 - uranyl - anion: 2- 2- C2 - axetylenit NH - imit - - CN - cyanua NH2 - amit 2- - CN2 - cyanamit N2H5 - hydrazit CNO- - phulminat NO- - nitrozit - 2- HF2 - hydrodiflorit O2 - perocxit - - HO2 - hydroperocxit O2 - superocxit - - HS - hydrosulfua O3 - ozonit - - N3 - azit OCN - cyanat NCS- - tiocyanat OH- - hydroxit - Hợïp chất: AlO(OH) – metahydroxit nhôm H2O – nườc B2H6 – diboran (6) H2S – sulfua hydro B4H10 – tetraboran (10) H2S(aquo) – axit sulfuahydric B5H9 – pentaboran (9) H2Sn - polisulfan B5H11 – pentaboran (11) ND3 – deteriamoniac C(NH2)2O – carbamit NH3 – amoniac CS(NH2)2 – thiocarbamit N2H4 – hydrazin HCN – cyanohydro NH2Cl – cloramin HCN(aquo) – axit cyanhydric NHF2 – difloramin HF - florua hydro NH2OH – hydroxilamin HF (aquo) – axit florhydric PH3 – photphin HN3 – azithydro P2H4 – diphotphan HN3(aquo) – azithydric axit SiH4 – monosilan Si2H6 – disilan Si3H8 – trisilan Si4H10 - tetrasilan III. PHỨC CHẤT 1. Các quy tắc về công thức phức Khi thành lập công thức phức đơn nhân (ion hay trung hoà điện) với một loại ligand (phối tử) L người ta viết ký hiệu nguyên tử trung tâm M ở bên trái, tiếp đến công thức ligand với số ligand n, tất cả phức được đặt trong dấu ngoặc + - 0 vuông: [MLn}. Nếu các ligand cation L , anion L và trung hòa điện L cùng tham gia vào thành phần phức chất thì người ta viết nó sau nguyên tử trung tâm theo thứ tự: [M(L+)(L0)(L-)]. Các ligand có công thức hóa học khác nhau nhưng cùng điện tích được viết theo thứ tự thực tế (xem II.1) của các nguyên tố đầu tiên bên trái trong công thức cấu tạo của ligand (nếu nguyên tố đầu tiên mà giống nhau thì xếp theo 12
7. H- - hydrido OH- - hydroxo HS- - mercanto S2- - thio - 2- NO - nitrozo SO3 - sulphito - 2- NO2 - nitro S2O3 - tiosulphato - Các ion hydrocarbon khi đóng vai trò phối tử được gọi như sau: - - CH3 – metyl C5H5 - xiclopentadienyl - Đối với các ligand trung hòa điện người ta sử dụng tên gọi của các nguyên tố không biến đổi (N2 – dinitơ, N2H4 – hydrazin, C2H4 – etilen ). Riêng các chất sau có tên gọi riêng khi là ligand: H2O – aquo CO – carbonyl NH3 – ammin SO2 – dioxosulf NO – nitrozyl PF3 - triflorophotpho - Đối với các cation ligand người ta sử dụng các tên gọi sau: + + N2H5 - hydrazini H - hydro + + NO2 - nitroyli Ag - bạc(I) NO+ - nitrozyli HgCl+ - cloro thủy ngân(II) c. Phức - Danh pháp các phức không có cầu ngoại được cấu tạo từ một từ duy nhất: đầu tiên gọi số lượng và tên của các ligand (mỗi loại ligand được gọi riêng), sau đó tới tên của nguyên tử trung tâm (đối với phức đa nhân thì thêm số lượng của nguyên tử trung tâm). - Danh pháp các phức cation được xây dựng từ số lượng và tên gọi của các ligand và tên gọi kèm theo mức oxi hóa của nguyên tử trung tâm (đối với phức đa nhân thì thêm số lượng của nguyên tử trung tâm). - Danh pháp của các phức anion được xây dựng từ số lượng và tên gọi của các ligand, tên gốc thêm đuôi -at kèm theo mức oxi hóa của nguyên tử trung tâm (đối với phức đa nhân thì thêm số lượng của nguyên tử trung tâm). VI x- - Trong danh pháp các phức anion đa nhân có thành phần [MMy Oz] trong đóù: M – BIII, CeIV, GeIV, IVII, MnIV, PV, SiIV, TeVI hoặc TiIV; MVI – Mo hoặc W Các nguyên tố trung tâm MVI được gọi là molibdo (Mo) và vonphramo (W). 4- Ví dụ: [GeMo12O40] – ion 40-oxodecamolibdogecmanat(IV) 3- [PW12O40] - ion 40-oxodecavonphramophotphat(V) 6- [TeMo6O24] - ion 24-oxohecxamolibdotelurat(VI) d. Phức chất Các phức chất có cầu ngoại được gọi theo tên của các cation và anion của chúng theo đúng nguyên tắc (xem II.2). Danh pháp phức chất không có cầu ngoại (phức trung hòa điện) xem ở trên. Danh pháp các ion cầu ngoại không phải là phức xem mục II.3. Dưới đầy đưa ra các ví dụ danh pháp các phức chất có cầu ngoại. -Các hợp chất với cation phức: [Co(NH3)6]2(SO4)3 – sulphat hecxaammincoban(III) [Fe(H2O)5(NO)]SO4 – sulphat nitrozylpentaaquodisắt(II) 14