4. CHEMINIAI RYŠIAI
5.2. Joninių junginių cheminių formulių sudarymas ir
Prieš pradedant aiškinti, kaip sudaryti vienų iš joninių junginių – druskų (šiame poskyryje taip pat bus aiškinamas dar ir bazių) formu-les ir nustatyti pavadinimą, pirma bus paaiškinta, kaip nustatyti rūgš-čių (kurios, kaip nurodyta 2.2 poskyryje, paprastai yra molekuliniai kovalentinio ryšio junginiai, disocijuojantys į vandenilio katijonus ir rūgšties liekanos anijonus) jonų, susidariusių joms disocijuojant, pa-vadinimą ir sudaryti rūgščių formules. Taip daroma dėl to, kad, kaip nurodyta 2.2 poskyryje, druskos yra joniniai junginiai, sudaryti iš metalų arba amonio katijonų ir rūgšties liekanos anijonų. Taigi, prieš pradedant nagrinėti druskas, reikia pakalbėti apie rūgštis.
Rūgštys disocijuoja į vandenilio katijonus ir rūgšties liekanos anijonus. Jos būna deguoninės ir bedeguonės. Bedeguonių rūgščių anijonai yra nesudėtiniai, o deguoninių – sudėtiniai.
Rūgščių cheminės formulės sudaromos, žinant, kad, kaip ir joni-niuose jungijoni-niuose, taip ir disocijuojant rūgštims, susidariusių jonų krūviai yra lygūs jų oksidacijos laipsniams, o junginyje oksidacijos laipsnių algebrinė suma yra lygi nuliui. Vandenilio oksidacijos laips-nis rūgštyse visada yra lygus +1, o rūgštims disocijuojant susidaro vandenilio jonas, turintis vieną teigiamąjį krūvį (H+). Todėl, norint teisingai užrašyti rūgšties cheminę formulę, belieka tiktai mokėti tei-singai užrašyti rūgšties liekaną (anijoną, susidarantį disocijuojant rugščiai) ir žinoti rūgšties liekanos oksidacijos laipsnį (jono krūvį).
Bedeguonių rūgščių liekanas dažniausiai sudaro VIIA grupės elementai ir siera iš VIA grupės, o deguoninių rūgščių liekanas – atomų grupės, susidariusios azotui, sierai, fosforui, angliai susijungus kovalentiniais ryšiais su deguonies atomais.
Dažniausiai pasitaikančios bedeguonių rūgščių liekanos (t. y. nesudėtiniai anijonai, susidarę disocijuojant rūgštims): F–, Cl−, Br−,
,
I− S2−. Dažniausiai pasitaikančios deguoninių rūgščių liekanos (t. y. sudėtiniai anijonai, susidarę disocijuojant rūgštims): NO3−,
, NO2− SO2 , 4− SO2 , 3− CO2 , 3− PO3 , 4− CH3COO−.
Vadovaujantis rūgštį sudarančio vandenilio ir rūgšties liekanos oksidacijos laipsniais (kurie yra lygūs jonų, susidariusių joms disoci-juojant, krūviams), galima rašyti rūgščių chemines formules. Kadan-gi vandenilio oksidacijos laipsnis rūgštyse +1, vandenilio atomų skaičius rūgšties cheminėje formulėje bus lygus rūgšties liekanos oksidacijos laipsnio skaitinei reikšmei. Taigi dažniausiai pasitaikan-čių bedeguonių ir deguoninių rūgšpasitaikan-čių cheminės formulės bus rašo-mos taip:
bedeguonių rūgščių: HF, HCl, HBr, HI, H2S;
deguoninių rūgščių: HNO3, HNO2, H2SO4, H2SO3, H2CO3, H3PO4, HCH3COO (arba dažniausiai rašoma CH3COOH, t. y. katijoną rašant po anijono).
Nesisteminiai rūgščių pavadinimai sudaromi remiantis anijono pavadinimu.
Neigiamųjų nesudėtinių jonų (bedeguonių rūgščių anijonų) pa-vadinimai sudaromi, prie joną sudarančio elemento pavadinimo pri-dėjus priesagą -id- + jonas (Cl – chlorido jonas, − I – jodido jonas). −
Neigiamųjų sudėtinių jonų (deguoninių rūgščių anijonų) pavadi-nimai sudaromi, prie joną sudarančio elemento pavadinimo pridėjus priesagą: -at- + jonas, jeigu anijoną sudarantis elementas yra aukš-čiausio oksidacijos laipsnio (SO – sulfato jonas; 24− 2−
3
CO – karbona-to jonas; NO – nitrato jonas), ir -it- + jonas, jeigu anijoną sudarantis −3 elementas yra žemesnio oksidacijos laipsnio (SO – sulfito jonas; 32−
− 2
NO – nitrito jonas).
Vadovaujantis tuo, kas čia pasakyta, minėtų rūgščių nesistemi-niai pavadinimai yra atitinkamai tokie:
bedeguonių rūgščių: HF – vandenilio fluoridas, HCl – van-denilio chloridas, HBr – vanvan-denilio bromidas, HI – vandeni-lio jodidas, H2S – vandenilio sulfidas;
deguoninių rūgščių: HNO3 – nitrato rūgštis, HNO2 – nitrito rūgštis, H2SO4 – sulfato rūgštis, H2SO3 – sulfito rūgštis, H2CO3 – karbonato rūgštis, H3PO4 – ortofosfato rūgštis, HCH3COO – acetato rūgštis.
Kai kurios iš čia pateiktų rūgščių turi dar ir kitus labai plačiai vartojamus pavadinimus: HCl – druskos rūgštis, HNO3 – azoto rūgš-tis, H2SO4 – sieros rūgštis, H2CO3 – anglies rūgštis, H3PO4 – fosforo rūgštis, CH3COOH – acto rūgštis.
Sisteminiai (IUPAC*) rūgščių pavadinimai yra sudėtingi. Pavyz-džiui, karbonato rūgšties (anglies rūgšties) sisteminis pavadinimas divandenilio trioksokarbonatas; nitrato rūgšties (azoto rūgšties) – vandenilio trioksonitratas; sulfato rugšties (sieros rūgšties) – divan-denilio tetraoksosulfatas.
Kaip sudaromas druskų cheminės formulės, galima paaiškinti šiuo pavyzdžiu. Sakysime, reikia nustatyti, kaip užrašyti druskos, sudarytos iš kalcio katijono Ca2+ ir chlorido anijono Cl–, cheminę formulę. Pirmiausia užrašomi junginį sudarančių elementų simboliai, jonų krūviai ir oksidacijos laipsniai:
simboliai Ca Cl, jonų krūviai 2+ 1–,
oksidacijos laipsniai +2 –1.
Matyti, kad, norint jog junginyje teigiamųjų krūvių skaičius būtų lygus neigiamųjų krūvių skaičiui (taigi ir teigiamų oksidacijos laips-nių algebrinė suma būtų lygi neigiamų oksidacijos laipslaips-nių algebrinei sumai), vienam kalcio jonui turi tekti 2 chlorido jonai. Taigi šio jun-ginio cheminė formulė turėtų būti Ca1Cl2. Kadangi skaičius 1 yra nerašomas, formulė bus tokia: CaCl2. Taip užrašyta junginio formulė neprieštarauja taisyklei: junginyje visų atomų oksidacijos laipsnių algebrinė suma lygi nuliui.
Druskų, kurių sudėtyje yra sudėtiniai anijonai, cheminės formu-lės sudaromos, vadovaujantis tuo pačiu principu, kaip ir druskų,
*IUPAC – Teorinės ir taikomosios chemijos sąjunga.
Chemijos literatūroje dabar reikalaujama vartoti cheminių junginių pavadi-nimus, sudarytus pagal IUPAC patvirtintas taisykles. Tos taisyklės sudaro vadinamąją sisteminę nomenklatūrą, kuri skirstoma į neorganinių ir organi-nių jungiorgani-nių nomenklatūrą.
rių sudėtyje yra nesudėtiniai anijonai. Pavyzdžiui, junginio, kuris sudarytas iš vario katijonų Cu ir sulfato anijonų. 2+
, SO2
4− formulė yra CuSO4, kadangi taip užrašius formulę tei-giamųjų krūvių skaičius lygus neitei-giamųjų krūvių skaičiui (teigiamų oksidacijos laipsnių suma yra lygi neigiamų oksidacijos laipsnių su-mai). Junginio, kuris sudarytas iš vario katijonų Cu ir nitrato anijo-2+ nų NO3−, formulė bus Cu(NO3)2.
Druskų pavadinimai sudaromi prie metalo katijono pavadinimo pridedant rūgšties liekanos (anijono) pavadinimą. Pavyzdžiui, CaCl2 yra bedeguonės rūgšties druska, sudaryta iš kalcio katijono ir chlori-do anijono. Šios druskos pavadinimas – kalcio chloridas. CaSO4 yra deguoninės rūgšties druska. Jos sudėtinį anijoną sudarantis elementas siera yra aukščiausio oksidacijos laipsnio. Šios druskos pavadini-mas – kalcio sulfatas. Na2SO3 yra deguoninės rūgšties druska. Jos sudėtinį anijoną sudarantis elementas siera yra žemesnio oksidacijos laipsnio. Šios druskos pavadinimas – natrio sulfitas. NaNO3 yra de-guoninės rūgšties druska. Jos sudėtinį anijoną sudarantis elementas azotas yra aukščiausio oksidacijos laipsnio. Šios druskos pavadini-mas – natrio nitratas. NaNO2 yra deguoninės rūgšties druska. Jos su-dėtinį anijoną sudarantis elementas azotas yra žemesnio oksidacijos laipsnio. Šios druskos pavadinimas – natrionitritas.
Druskų, sudarytų iš amonio jonų (NH4+) ir rūgšties liekanos, formulės sudaromos ir pavadinimai nustatomi analogiškai kaip ir druskų, kuriose yra metalų katijonų, tiktai šiuo atveju rašomas ne metalo, bet amonio jono pavadinimas. Pavyzdžiui, NH4Cl – amonio chloridas, (NH4)2SO4 – amonio sulfatas.
Kai kurie pereinamieji metalai (pavyzdžiui, geležis, manganas, chromas ir kt.) turi kintamą oksidacijos laipsnį ir sudaro kelių rūšių junginius. Geležies oksidacijos laipsnis junginiuose būna +2 ir +3; mangano +2, +3, +4, +7; chromo +2, +3, +6; tais atvejais rašant si-steminius junginių pavadinimus greta kintamą oksidacijos laipsnį turinčio elemento pavadinimo romėniškais skaitmenimis rašomas jo oksidacijos laipsnis. Todėl geležies chloridų, kurių formulės FeCl2 ir FeCl3, pavadinimai bus atitinkamai geležies(II) chloridas ir geležies (III)chloridas.
Hidroksidų (bazių), kurios, kaip nurodyta 2.2 poskyryje, yra jo-niniai junginiai, sudaryti iš metalo arba amonio katijonų ir rūgšties liekanos anijonų, cheminės formulės sudaromos tokiu pačiu principu, kaip ir druskų. Pavyzdžiui, bazės, sudarytos iš Ca ir OH2+ − jonų, cheminė formulė Ca(OH)2; bazės, sudarytos iš NH ir OH+4 −jonų, cheminė formulė NH4OH; bazės, sudarytos iš Fe3+ ir OH−jonų, cheminė formulė Fe(OH)3.
Bazių pavadinimai sudaromi, prie metalo arba amonio pavadi-nimo pridedant hidroksidas, todėl Ca(OH)2 pavadinimas – kalcio hid-roksidas, NH4OH pavadinimas – amonio hidroksidas. Rašant siste-minius pavadinimus hidroksidų metalų, turinčių kintamą oksidacijos laipsnį, greta kintamą oksidacijos laipsnį turinčio elemento pavadi-nimo romėniškais skaitmenimis rašomas jo oksidacijos laipsnis. To-dėl Fe(OH)3 – geležies(III) hidroksidas, Fe(OH)2 – geležies(II) hid-roksidas.
Stipriosios bazės yra vadinamos šarmais. Šarmai yra IA grupės ir kai kurių IIA grupės metalų hidroksidai. Pavyzdžiui, NaOH – nat-rio šarmas; KOH – kalio šarmas.