Kovalens és ionos vegyületek: Classification, Formulas, and Nomenclature

I: Háttér

A kémia az anyaggal foglalkozik, és a világegyetemben rendkívül sokféle anyag létezik. Az anyag viselkedése a jelenlévő elemek típusától és ezen elemek szerkezetétől függ – hogyan kapcsolódnak össze, hogy molekulát alkossanak. Ebben a feladatban néhány reprezentatív modellt fogsz értékelni, hogy kidolgozd a vegyületek osztályozására, a vegyület képletének megjóslására és a vegyület elnevezésére használt szabályokat. Ez a gyakorlat csak a kezdete annak a munkának, amelyet a képletírás és a nómenklatúra szabályainak elsajátításához szükséges elvégezni. A tankönyvedben találsz táblázatokat a gyakori kationok és anionok neveiről és képleteiről, és részletesen tárgyalja a nómenklatúra szabályait. Ezzel az anyaggal némi időt kell majd töltenie, mivel a nomenklatúra formális szabályai nem feltétlenül kerülnek bemutatásra az előadásokon, bár a Lewis-szerkezetek és a reakciókémiáról szóló megbeszélések során biztosan felhasználásra kerülnek.

II: Gyakorlatok

A rész: kovalens vagy ionos vegyület?

Sok vegyületet, különösen az általános kémia kurzusokon tárgyaltakat, vagy kovalens vagy ionos vegyületek közé sorolnak. Egy vegyület besorolása a vegyületben lévő elemek közötti kémiai kötés típusától függ. A feladatlap ezen részében megtanulhatod, hogyan lehet a vegyületeket könnyen besorolni a két kategória egyikébe.

Kovalens vegyületben, a kötésben lévő két atom között megoszlanak a valenciaelektronok. Ezek lehetnek egyenletesen megosztottak (kovalens kötés) vagy egyenlőtlenül megosztottak (poláros kovalens kötés). Ionos kötésben az elektronok az egyik atomra lokalizálódnak (ami összességében negatív töltést ad neki), míg a másik atom összességében pozitív töltéssel rendelkezik. A kötés két atomja közötti elektronegativitásbeli különbség segíthet megjósolni, hogy a kötés valószínűleg ionos, kovalens vagy poláros kovalens lesz-e, valamint az érintett atomok típusa (fémek vagy nem fémek). A két azonos atomot tartalmazó kötés mindig tiszta kovalens, míg a két különböző atomot tartalmazó kovalens kötés valószínűleg poláros kovalens.

Kovalens és ionos vegyületek jellemzői

A következő kérdések megválaszolásakor vegyük figyelembe az 1. táblázatot.

• A kovalens vegyületek elemei fémek, nemfémek vagy mindkettő keverékei?

• Az ionos vegyületek elemei fémek, nemfémek vagy mindkettő keverékei?

• Hasonlítsa össze a két osztályozásban található elemek típusait (fémek vagy nemfémek). Milyen tendenciát lát a jelenlévő elemek típusában és az osztályozásban?

Vegyületek osztályozása

• Minden kovalens vegyület esetében osztályozza a kötés típusát, hogy poláros vagy nem poláros kovalens.

• Milyen tendenciát lát a vegyület osztályozásában és a vegyületben lévő elemek között kialakult kötés típusában?

• Írj egy szabályt, amely lehetővé teszi, hogy a vegyületet ionosnak vagy kovalensnek minősítsd az A. részben a modell felfedezése során tanultak alapján.

B. rész: Egy ionos vegyület képletének megjóslása

A kémiai képletben az aljelzőket arra használjuk, hogy megadjuk a képletben szereplő atomtípusok számát. Például az O2-t két oxigénatom által alkotott molekulaként értelmezzük, a CH3OH-t pedig egy szénatomot, négy hidrogént és egy oxigént tartalmazó molekulaként. A felsőjelek egy ion töltésének megadására szolgálnak. Az Al3+ egyetlen 3+ töltésű alumíniumatomot jelent, így ez az alumínium kationja.Néhány ion atomos, mint például az Al3+ vagy az F-, de vannak többatomos ionok is. A többatomos ion olyan részecske, amely egynél több atomból áll, amelyek együttesen ionos töltést hordoznak. Az OH- (a hidroxid-anion) egy oxigén- és egy hidrogénatomból álló részecske, és az egész egység negatív töltéssel rendelkezik; az NO3- (nitrát) egy nitrogén- és három oxigénatomból áll, és az egész részecske negatív töltést hordoz. Ha egy vegyület képletében felirat szerepel, akkor feltételezhető, hogy az anyag ion, míg ha a képletben nincs felirat, akkor feltételezhető, hogy a molekula töltése nulla (semleges).

Ionvegyületek jellemzői

• Az első oszlopot nézve, mekkora az egyes ionos vegyületek töltése?

• Az ionos vegyület képlete alapján hány kation és hány anion található az egyes ionos vegyületekben?

• Mennyi az összes kationtöltés és az összes aniontöltés összege? Vegye figyelembe a vegyület képletében jelen lévő egyes ionok számát, valamint az egyes ionok töltésének előjelét.

Kiegyenlítődő töltés ionos vegyületekben

• Miért van az AlF3 ionos vegyület képletében több F-ion, mint a NaF-ban?

• Miért van szükség zárójelekre azokban a képletekben, ahol több többatomos ion van a vegyületben?

• Tekintsünk egy 4+ töltésű kationt és egy 2- töltésű aniont. Hány kationra és hány anionra lenne szükség az e két ion között képződő ionos vegyülethez?

• Írj egy szabályt, amelynek segítségével megjósolhatod egy ionos vegyület képletében található kationok és anionok számát. Készíts egy listát arról, hogy mit kell tudnod ahhoz, hogy fel tudd írni egy ionos vegyület képletét.

C. rész: A kovalens és ionos vegyületek nómenklatúrája

A nómenklatúra a vegyületek szisztematikus elnevezése, hogy a vegyületben jelen lévő elemek vagy ionok száma és típusa közölhető legyen. A nómenklatúra szabályainak megértése egyre fontosabbá válik a szerves kémiában, mivel több millió olyan szerves vegyület van, amely csak C-t, H-t és O-t tartalmaz – ahhoz, hogy közöljük, melyik vegyületről beszélünk, meg kell értenünk, hogyan kell megnevezni a vegyületet, ha adott egy képlet vagy szerkezet, és hogyan kell leírni a vegyület képletét vagy szerkezetét a névből. Például a dimetil-éter és az etanol egyaránt két szénatomot, egy oxigént és hat hidrogénatomot tartalmaz, de az egyik molekula fagyasztó spray-ként használható a szemölcsök eltávolítására, a másik pedig egy idegrendszeri depresszáns, amely részeggé teszi az embereket. sokkal egyszerűbb az etanolra etanolként hivatkozni, mint a két szénatomot, hat hidrogént és egy oxigént tartalmazó szerves vegyületre, amely részeggé teszi az embereket. A nómenklatúra felfedezését egyszerű kovalens vegyületekkel és ionos vegyületekkel kezdjük. A nómenklatúra nem nehéz, de… fárasztó. A nómenklatúrával nem lehet megkerülni némi memorizálást. A nomenklatúra szabályait és a különböző ionok képleteit és töltéseit ismerni kell ahhoz, hogy a vegyületeket képletekből helyesen megnevezzük, vagy a nevekből képleteket írjunk.

Kovalens vegyületek nómenklatúrája

A 3. táblázatban szereplő kovalens vegyületek esetében, válaszoljon a következő kérdésekre.

• A képletben elsőként írt elem a képletben szereplő elemek közül az elektronegatívabb, vagy a kevésbé elektronegatív? Változik-e ez a sorrend a vegyület nevében? Mi változik a vegyület nevében?

• Írja le, hogyan közli a képletben szereplő elemek számát a vegyület neve.

• Tekintsük a fenti táblázatban szereplő szénnel és oxigénnel vagy nitrogénnel és oxigénnel alkotott vegyületeket. Miért fontos az egyes elemek számának közlése a névben? Miért nem működne például, ha egy szénből és oxigénből álló vegyületnek a szénoxid nevet adnánk?

Ionvegyületek nevezéktana

A 4. táblázatban szereplő ionvegyületek esetében válaszolj a következő kérdésekre.

• A képletben a kationt vagy az aniont írjuk először? Változik-e ez a sorrend a névben?

• A képletben szereplő kationok vagy anionok számát közli a vegyület neve? Ön szerint miért nem szükséges ezt megtenni?

• A kationok neve megegyezik a táblázatban szereplő főcsoportba tartozó fémek elemneveivel, de a réz és a vas kationjai nem. Mi a jelentősége a római számnak a réz és a vas kationjainak nevében?

Nómenklatúra szabályainak elemzése

• Írjon rövid leírást a kovalens vegyületek elnevezésére vonatkozó szabályokról a 3. táblázatban vizsgált vegyületek alapján.

• Ha az oxigén anionját oxidnak, a klór anionját pedig kloridnak nevezzük, jósoljuk meg a kén, bróm és nitrogén anionjainak nevét! Mi lenne az egyes anionok töltése?

• Írja le röviden a kovalens vegyületek elnevezésének szabályait a 4. táblázatban vizsgált vegyületek alapján.

• Miért nem szükséges megadni az alkálifémek vagy az alkáliföldfémek kationjainak töltését, de az átmeneti fémek kationjainak töltését igen?

Ez egy rövid bevezetés volt a kovalens és ionos vegyületek szisztematikus elnevezésébe. A sok lehetséges vegyületnek csak egy kis töredékét mutattuk be itt, de ha ismerjük a nevezéktan szabályait, és tudjuk az ionok képleteit, akkor bármit megnevezhetünk, vagy értelmezhetünk bármilyen nevet.

D. rész: Az anionok nómenklatúrája – az -ides, az -ites, az -ates

.

A kén anionjainak megnevezése, Nitrogén és foszfor

• A -id anionok esetében hogyan függ az anion töltése a semleges elem elektronkonfigurációjától és az elem helyétől a periódusos rendszerben? Hogyan változik az elem elektronkonfigurációja, amikor a megadott aniont képezi?

• Az azonos elem anionjainak (például a kéntartalmú anionok) sorozatában mi változik az anion képletében, amikor az -id anionról az -it és az -át anionra lépünk?

• Milyen tendenciát lát az oxigénatomok számában az anionok -ate alakjából az anionok -ite alakjába? Milyen tendenciát lát a -ate és a -ite anionok töltésében?

• Írj egy olyan állítást, amely leírja, hogyan tudnád megjósolni egy olyan elem anionjának töltését, amely -ide végződéssel rendelkezik (például korid vagy szulfid).

• Az -ate és -ite anionok gyűjteményének általános neve az oxianion. Magyarázd meg, miért nevezik ezeket az ionokat oxianionoknak.

• Írjon egy olyan állítást, amely leírja, hogyan lehet egy elem -ite anionjának képletét meghatározni az adott elem -ate anionjának képletéből.

E. rész: Az anionok nómenklatúrája – a per-átok, a -átok, a -itek, a hipo-itek

Tekintsük az alábbi 6. táblázatot.

A klór és bróm anionjainak elnevezése

• A klorát és a brómát kezdetben, Írja le a perklorát és a perbrómát esetében megfigyelhető képletváltozást.

• A klorátból és a brómátból kiindulva írja le a hipoklorit és a hipobromit esetében megfigyelhető képletváltozást.

• Írjon egy általános állítást, amely leírja, hogyan lehet egy elem per-ate anionjának képletét meghatározni az adott vegyület -ate anionjának képletéből.

• Írj egy általános állítást, amely leírja, hogyan határozható meg egy elem hipo-it anionjának képlete az adott vegyület -it anionjának képletéből.

F. rész: Az oxisavak – az -ic savak és az -ous savak – nómenklatúrája

Tekintsük az alábbi 7. táblázatot.

Oksisavak megnevezése

• Mi az egyes savak kationjának azonossága?

• Milyen tendencia figyelhető meg a savak elnevezésében a -át oxyanionoknál?

• Milyen tendenciát mutat a -it-oxianionok savainak neve?

• Írj egy általános állítást, amely leírja, hogyan lehet megjósolni egy oxisav képletét és nevét, ha adott az oxianion képlete és neve.

G rész: Nómenklatúra bingó

Az oktatója egy bingó kártyát fog adni önnek, amely kémiai képletek és nevek keverékét tartalmazza. Ki fogja mondani a hiányzó információkat, neked pedig jelezned kell, hogy megvan-e a megfelelő képlet vagy név. Az a tanuló, aki először talál öt megfelelőt egy sorban, oszlopban vagy átlósan, ki fogja hívni a következő vegyszercsoportot.