Metody názvosloví anorganické chemie

Formulace pravidel

• názvosloví se neustále upravuje pro potřeby nových chemiků
• IUPAC (International Union of Pure and Aplied Chemistry) prostřednictvím své Sekce chemického názvosloví a znázornění struktur vše řídí a dává doporučení
• soubor pravidel je vydáván jednou za nějakou dobu v knize Nomenclature of inorganic chemistry neboli Red Book

Výstavba názvu

• jedna sloučenina bude vždy několik názvů podle úrovně specifikace (semisystematické, systematické, “geometrické”(popisuje prostorový pohled na molekulu) a “hypersystematické”)
• k sestavení názvu se ustálilo několik názvoslovných systémů používaných dle adekvátnosti situace
• názvy sestávají z jednotek, které spadají do těchto skupin:
  • kořeny názvů prvků
  • násobící prefixy
  • předpony vyznačující atomy nebo skupiny (ligandy nebo substituenty)
  • přípony vyznačijící náboj
  • názvy a zakončení označující zdrojové sloučeniny
  • přípony vyznačující charakteristické substituované skupiny
  • infixy
  • lokanty
  • deskriptory (geometrické, sktrukturní, prostorové,…)
  • interpunkce

Názvoslovné systémy

• existuje několik systémů a každý má svoji logiku a gramitiku a své použití
• pro anorganickou chemii jsou jimi Kompoziční názvosloví, Substituční názvosloví a Adiční názvosloví

Kompoziční názvosloví

• jedná se o doporučené názvosloví, mluvíme-li o výstavbě názvu, který je tvořen pouze na základě složení látek nebo částic
• názvy složek, které samy mohou být prvky nebo stavebními jednotkami jsou uvedeny s násobícími prefixy
• v případě dvou nebo více složek jsou tyto formálně rozděleny do dvou skupin na elektropozitivní a elektronegativní
• v tomto ohledu jsou shodné s anglickými názvy
• příklady:
  • $O_3$ - trioxygenium/trikyslík
  • $NaCl$ - natrium-chlorid/chlorid sodný
  • $PCl_3$ - fosforum-trichlorid/chlorid fosforitý
  • $NaCN$ - natrium-kyanid/kyanid sodný
  • $NH_4Cl$ - amonium-chlorid/chlorid amonný

Substituční názvosloví

• bežně se používá v organické chemii
  • je založeno na formální substituci atomů vodíku jinými atomy či skupinami
• v anorganické chemii se požívá na pojmenování organických ligandů v organokovových sloučeninách nebo pro pojmenování derivátů hydridů 13. - 17. skupiny
• jsou zapotřebí pravidla, která určí polohu a pořadí substituentů
• příklady:
  • $SiH_3SiH_2SiHF_2$ - 1,1-difluorsilan
  • $PCl_3$ - trichlorfosfan
  • $H_3SbO_2S_2$ - trihydrogen(dithiostibát)/kyselina trihydrogendithioantimoničná

Adiční názvosloví

• kombinuje se název centrálního atomu nebo atomů a názvy ligandů
• zvláštní systém se používá pro koordinační sloučeniny, tomu se začalo říkat koordinační názvosloví, ale využívají se pravidla adičního názvosloví
• příklady:
  • $PCl_3$ - trichloridofosforum
  • $H_3SO_4^+$ (= $[SO(OH)_3]^+$) - trihydroxidooxidosulfurum(1+)

    

    • 1,7-diazyundekasulfy-[012.1$^{1,7}$]dicylkus

Gramatika anorganické chemie

Závorky

• používají se 3 typy závorek -> [] () {}
• ve vzorcích hranaté závorky uzavírají celé vzorce a kulaté a hranaté se střídají (např.: [({({()})})])
• v názvech se všechny závorky postupně střídají (např.: { [ ( ) ] })

Hranaté závorky []

• Ve vzorcích
  • slouží k uzavření celé koordinační entity neutrální koordinační sloučeniny
    • např.: $[PH(O)(OH)_2]$
    • nepatří za ně dolní číselné indexy
  • slouží k uzavření nabité koordinační entity
    • např.: $[BH_4]^-$, $[CO(NH_3)_5(N_3)]SO_4$
    • zá závorkou mohou být čísla v dolním indexu
  • v soli obsahující kationtovou a aniontovou koordinační část musí mít každá entita uzavřená v hranatách závorkách
    • např.: $[Co(NH_3)_6]_2[Pt(CN)_4]_3$
    • za závorky se mohou psát čísla v dolních indexech
  • uzavírají strukturní vzorce
  • mohou označovat skupinu atomů v oktaedrické poloze
  • nachází se ve specificky značenách sloučeninách
  • nachází se v selektivně značenách sloučeninách
  • indikují opakující se jednotky v řetězcích
    • např.: $SiH_3[SiH_2]_8SiH_3$
• V názvech
  • ve specificky a selektivně značených sloučeninách (izotopicky modifikovaná část sloučeniny)
  • při tvorbě jmen organických ligandů a organických částí koordinačních sloučenin
  • deskriptory u cyklů a řetězců

Kulaté závorky ()

• Ve vzorcích
  • k uzavření skupiny atomů (=ionty, substituenty, ligandy, molekuly)
    • aby nedošlo k nejednoznačnosti
    • když je skupina násobena (číslo v dolním indexu za závorkou)
    • v případě běžných iontů jsou závorky pouze doporučené (např.: trioxidonitrát nebo tetraoxidosulfát)
    • např.: $Ca_3(PO_4)_2$, $[Te(N_3)_6]$
  • k uzavření zkratek ligandů
  • k uzavření tečky označující radikál a jeho násobek u polyradikálů v horním indexu
    • aby nedošlo k nejasnostem s nábojem
  • slouží k uzavření symbolů atomů, které obsazují náhodně stejnou krystalografickou polohu
  • k označení atomu nebo skupiny atomů v tetraedrické poloze
  • k označení nestechiometrickýxh sloučenin
    • např.: $LaNi_5H_x (0<x<66,7)$
  • v Krögerově-Vinkově notaci označuje komplexní poruchu
  • u krystalických látek označuje typ krystali
    • např.: $AuCd (CsCl)$
  • k uzavření symbolu označujícího skupenství
    • např.: $HCl\ (g)$
  • u opticky aktivních látek
  • k uzavření stereodeskriptorů
  • uzavárá polymerní jednotku
• V názvech
  • k uzavření názvů substituentů a ligandů
  • složka násobená násobícími předponami
  • k uzavření oxidačního čísla a náboje
  • k uzavření tečky u radikálů
  • u adičních sloučenin k uzavření stechiometrického poměru
  • k uzavření písmen psaných kurzívou, která označují kov-kov vazbu
  • u stereodeskriptorů
  • u izotopicky substituovaných složek
  • k uzavření číslice udávající počet atomů vodůku ve sloučeninách boru
  • v názvech hydrogenovaných oxidoaniontů

Složené závorky

• používají se jako kulaté závorky v hierarchickách posloupnostech

Lomítko

• používá se v názvech adičních sloučenin k oddělení arabských číslic vyjadřujících poměry mezi jednotlivými složkami ve sloučenině

Spojovníky, + a -, pomlčky a označení vazeb

Spojovníky

• používají se stejně ve vzorcích i názvech
• ani před ani za spojovníkem není mezera
• používají se k:
  • oddělení symbolů jako $\mu$, $\eta$, $\kappa$
  • oddělení geometrických strukturích a stereocheickýxh deskriptorů (např.: cyklo, triangula, closo, cis)
  • k oddělení lokantů
  • k oddělení názvu můstkového ligandu

Znaménka + a -

• použivají se k označení náboje ve vzorci nebo nýzvu iontu nebo k označení optické rotace

Pomlčky

• pomlčky se ve vzorcích používají úpkud jde o strukturní vzorec
• v názvech se používají buď k označení vazby kov-kov ve vícejadernách sloučeninách a k oddělení samostaných složek v adičních sloučeninách

Zvláštní znaky pro označení vazeb

• strukturní symboly I-I se používají k označení vazeb nesousedních atomů

Tečky, dvojtečky, čárky a středníky

Tečky

• Ve vzorcích
  • v pravém horním indexu označují nepárové elektrony v radikálech
    • např.: $HO^{\cdot}$
  • v chemii pevných látek označuje tečka v pravém horním indexu označuje jednotku s pozitivním efektivním nábojem
  • oddělují jednotlivé složky adičních sloučenin jako hydráty, adukty, klatráty, etc.
    • např.: $ZrCl_2O\cdot{8\ H_2O}$
• V názvech
  • k vyjádření přítomnosti radikálu
    • např.: dichlorid($\cdot$1-)

Dvojtečky

• používají se jen v názvech
• u koordinačních a organokovových sloučenin k oddělení vazebných atomů donorových můstkových ligandů
• ve vícejaderných koordinačních a organokovových sloučeninách k oddělení lokantů centralního kovu
• ve sloučeninách boru k oddělení souborů lokantů atomů boru, které jsou spojeny můstkovými vodíkovými atomy
• u řetězců a kruhů k oddělení nodálních deskriptorů

Čárky

• k oddělení lokantů
• k oddělení symbolů vazebných atomů polydentálních lygandů
• v chemii pevných látek k oddělení symbolů atomů, které náhodně obsazují stejnou polohu
• k oddělení oxidačních čísel atomů prvku, který je zastoupen v různých oxidačních stavech
• k oddělení atomů v selektivně značených sloučeninách

Středníky

• v názvech koordinačních sloučenin k řazení lokantů, které jsou už odděleny čárkami
• k oddělení horních indexů, které vyjadřují možný počet značených nuklidů v selektivně značených sloučeninách

Vypouštení písmen

• obecně se písmena nikdy nevypouštějí
• výjimkou je monoxid, kde se vypoušté druhé o (takže nikoli monooxid)

Číslice

Arabské číslice

• Ve vzorcích
  • vyjadřují počet příslušných složek (atomů nebo skupin atomů) - v dolním indexu
    • jednička se neuvádí
  • vyjadřují náboj - v horním indexu
    • jednička se neuvádí
  • vyjadřují složení adičních sloučenin - píší se před vzorec každé složky
    • jednička se neuvádí
  • k vyjádření nukleonového (levý horní index) a protonového čísla (levý dolní index)
  • vyjadřuje hapticitu ligandu u symbolu η - v horním indexu
• V názvech
  • lokanty
  • vyjadřují počet vazeb kov-kov ve více jaderných sloučeninách - v závorce za názvem
  • k uvedení náboje - v závorce za názvem
    • tentokrát se jednička nevynechává
  • k vyjádření počtu centrálních atomů vázaných k jednomu můstkovému ligandu u symbolu $\mu$
  • v názvosloví sloučenin boru ukazuje počet vodíků ve vzorcích mateřského boranu
  • k uvedení počtu donorových atomů daného typu vázáných u symbolu $\kappa$ k centrálnímu atomu nebo centrálním atomům
  • ve vícejaderných strukturách jsou částí CEP-deskriptoru pro vyjádření tvaru polyedru
  • k vyjádření hapticity ligandu u symbolu $\eta$
  • ve stechometrických deskriptorech ukončují název adičních sloučenin
  • jako pravý horní index u symbolu $\lambda$ k vyjádření nestandardního vazebného čísla v $\lambda$-konvenci
  • k popisu koordinační geometrie a konfigurace ligandů

Římské číslice

• používají se k označení oxidačního čísla
  • ve vzorcích v pravém horním indexu
  • v názvech v závorce za názvem

Text psaný kurzívou

• používá se jen v názvech
• pro geometrické a strukturní předpony jako cyclo, cis, katena, nido, atd.
• k označení symbolů prvků centrálních atomů ve vazebných deskriptorech ve vícejaderných sloučeninách
• v podvojných oxidech a hydroxidech k vyjádření jejich strukturního typu
• u koordinačních sloučenin k označení symbolu atomu nebo atomového ligandu, k němuž je vázán centrální atom
• k označení krystalového systému u Pearsonových symbolů
• k označení polyedrů
• lokanty v substitučním názvosloví
• počet atomů nebo skupin ve vzorcích kde jejich počty nejsou definovány (např. polymery)

Řecká abeceda

• $\Delta$
  • k vyjádření absolutní konfigurace nebo jako strukturní dekriptor pro deltaedr
• $\delta$
  • k označení absolutní konfigurace konformací chelátového kruhu
  • k vyjádření malých rozdílů ve složení v chemii pevných látek
  • k označení kumulovaných dvojných vazeb v cyklech nebo cyklických systémech
• $\eta$
  • k označení hapticity ligandu
• $\kappa$
  • jako znak vázaného donorového atomu v kappa konvenci
• $\Lambda$
  • k vyjádření absolutní konfigurace
• $\lambda$
  • k označení nestandardního vazebného čísla v lambda konvenci
• $\mu$
  • k označení můstkového ligandu

Hvězdičky

• u symbolů prvků
  • ke zvíraznění centra chirality
  • k označení excitovaného stavu

Násobící předpony

• vyjadřují počet indentických chemických entit v názvu
• v případě jednoduchých entit, jako jsou jednoatomové ligandy, se používají jendnoduché předpony

• v případě složitějších entit se používají násobné předpony

• složitější násobící předpony se nejdříve píší jednotky, potom desítky a stovky etc.
  • např.: 35 - pentatriakonta (pentatriakontis)

Lokanty

• lokanty se používají k označneí polohy substituentů v molekule

Arabské číslice

• pro číslování skeletálních atomů základních hydridů
• v záměnném názvosloví
• v adičním názvosloví
• v Hantzschově-Windmanově názvosloví k označení skeletálních atomů
• v Hantszchově-Windmanově názvosloví k udání polohy označeného vodíku
• v substitučním názvosloví k určení poloh substituentů
• v substitučním názvosloví k určení polohy skeletálního atomu, na které je provedena aditivní nebo subtraktivní operace
• v Baeyerových názvech k označení topologie polycyklických kruhových systémů
• ve vícejaderných koordinačních sloučeninách k číslování atomů centrálních atomů kovů
• k lokalizaci chirálních atomů při uvádění jejich konfigurací

Písmenné lokanty

• velká písmena psaná kurzívou se používají v některých substitučních názvech

Pravidla řazení

Abecední řazení

• Ve vzorcích
  • v rámci skupiny kationtů i skupiny aniontů u vzorců podvojných solí
  • u kordinačních sloučenin se ligandy řadí abecedně podle svých symbolů, vorců nebo zkratek
  • u vzorců adičních sloučenin jsou složky řazeny nejdříve podle čísel a poté abecedně
• V názvech
  • u kompozičních názvů se řadí elektropozitivní složky abecedně
    • např.: $KMgF_3$ - anglicky: magnesium potassium fluoride, česky: kalium-magnesium-fluorid
  • u adičních názvů jsou ligandy řazeny abecedně nezávisle na jejich počtech
  • pro uvádění názvů skeletálních atomů v řetězcích v adičním názvosloví
  • při tvoření názvů adičních sloučenin se názvy složek řadí nejdřív podle čísla a poté abecedně

Řazení prvků na základě periodické tabulky

• podle této posloupnosti jsou řazeny názvy prvků v kompozičním názvosloví binárních sloučenin $Rn-Xe-Kr-Ar-Ne-He-Fr-Cs-Rb-K-Na-Li-Ra-Ba-Sr-Ca-Mg-Be-Lr-Ac-Lu-La-Y-Sc-Rf-Hf-Zr-Ti-Db-Ta-Nb-V-Sg-W-Mo-Cr-Mn-Hs-Os-Ru-Fe-Mt-Ir-Rh-Co-Ds-Pt-Pd-Ni-Rg-Au-Ag-Cu-Hg-Cd-Zn-Tl-In-Ga-Al-B-Pb-Sn-Ge-Si-C-Bi-Sb-As-P-N-H-Po-Te-Se-S-O-At-I-Br-Cl-F$
• to samé platí v adičních názvech vícejaderných sloučenin
• v adičních názvech řetězců a cyklů s ne zcela určenou skeletální strukturou je prvnímu prvku podle posloupnosti výše přiřazené nejnižší číslo
• v názvech, kde jsou skeletální atomy nahrazeny heteroatomy se řadí podle obrácené posloupnosti výše (tedy $F-Cl-Br-$…)

Symboly a vzorce

Názvy a symboly nových prvků

• původní názvy některých prvků nejsou známi
• prvky objevené v posledních třech stoletích jsou pojmenovány na základě asociací s jejich fyzikálními a chemickými vlastnostmi
• aby se předešlo zmatkům v názvech prvků, byla určena skupina vědců, kteří budou o názvech nových prvků rozhodovat
  • tato skupina se jmenuje IUPAC a jeho orgán CNIC (Commission on Nomenclature of Inorganic Chemistry) dává doporučení druhému orgánu IUPAC Council, které rozhodne
• u objevů nových prvků dnes tvrzení, prvenství ohledně objevu projednává společná komise IUPAC-IUPAP (International Uniun for Pure and Applied Physics)
  • objevitelé jsou pak vyzváni Division of Inorganic Chemistry aby navrhli název
• názvy prvků v jiných jazycích by se měli podobat anglickému originálu, avšak existují výjimky pro dlouho zažité případy
• každý prvek má symbol vzniklý z jeho latinského názvu
  • např.: železo $\rightarrow$ ferrum $\rightarrow$ značka $Fe$
  • symboly prvků jsou uvedeny v periodické tabulce
• každá sloučenina má svůj vzorec
  • vzore udává chemické složení látky
  • např.: voda má vzorec $H_{2}O$ $\rightarrow$ moelkula vody se skládá ze dvou atomů vodíku a jednoho atomu kyslíku

Tvoření názvu a značky nových prvků

• pro neznámé prvky se neurčuje automaticky konkrétní název
• lze pojmenovat pomocí slova ‘prvek’ a atomového čísla, například prvek 120
• lze použít i tuto metodu pojemnovávání:
  • jednotlivé číslice atomového čísla pojmenujeme pomocí těchto kořenů:
    • 0 = nil, 1 = un, 2 = bi, 3 = tri, 4 = quad, 5 = pent, 6 = hex, 7 = sept, 8 = oct, 9 = enn
  • při skládání může dojít k vypuštění písmen při doublování
  • např.: prvek 119 - ununennium

Označení nukleonového, nábojového a atomového čísla za použití indexů

• nábojové číslo se zapisuje pomocí čísla náboje a elektrického náboje v omto pořadí
• do pravého dolního indexu $X_n$ ze zapisuje počet atomů v molekule

Typy vzorců

Empirické vzorce

• jsou nejjednodušším vyjádřením chemického složení (vyjadřuje poměr mezi jednotlivými složkami molekuly)
• obsahují značky prvků a celočíselné indexy udávající počet těchto složek
• jednotlivé složky jsou seřazeny abecedně (vyjímkou jsou sloučeniny uhlíku, kde je C uvedeno jako první a hned za ním H)
• např.:
  • $BrClH_3N_2NaO_2Pt$
  • $C_{10}H_{10}ClFe$

Molekulové vzorce

• vyjadřuje přesné složení molekuly (udává přesné počty jednotlivých složek)
• na první pohled vypadají stejně jako vzorce empirické
• pokud není určitý počet nějakého prvku v molekule, používá se místo čísla písmeno, nejčastěji třeba n
• složky jsou seřazeny abecedně
• např.:
  • $S_8$ (molekulový vzorec) -> $S$ (empirický vzorec)
  • $SF_6$ (molekulový vzorec) -> $F_6S$ (empirický vzorec)

Strukturní vzorec

• strukturní vzorce jsou nejpřesnějším vyjádřením chemického složení
• může ukázat strukturu sloučeniny
• v jednodušších příkladech se přímá struktura s vazbami nepřidává (hlavně u lineárních struktur)
• např.:
  • $HOCN$ (empirický vzorec $CHNO$)

Vzorce formálně adičních sloučenin

• jednotlivé složky formálně adiční sloučeniny jsou odděleny tečkou a poměry mezi složkami jsou vyjádřeny arabskými číslicemi před jednotlivými složkami

Strukturní informace o pevné fázi

• informace o pevné fázi se uvádí v závorce a vzorcem sloučeniny

Oxidační číslo

• oxidační čísla jsou základ české nomenklatury
• nabývají kladných hodnot (od $I$ do $VIII$) a záporných hodnot (od $-I$ do $-IV$) nebo jsou nulové ($0$)
• zapisuje se do pravého horního indexu prvku římskou číslicí ($Al^{III},O^{-II}$) nebo za závorku u specifických skupin ($(O_{2})^{-II}$)

Pravidla pro určení oxidačního čísla

• 1. Volný prvek má oxidační číslo nula ($0$)
  • $Ne^{0},O_{2}^{0},S_{8}^{0}$
• 2. Některé prvky mají ve všech sloučeninách stejné oxidační číslo:

• 3. ionty mají oxidační číslo stejné jako jejich náboj (u molekul mají svá oxidační čísla i prvky)
  • např.: $Cu^{2+}$ bude mít ox.č. $II$; $PO_{4}^{3-}$ bude mít ox.č. $-III$ (ox.č. $P$ bude $V$, ox.č. $O$ bude $-II$)
• 4. elektroneutrální molekula má oxidační číslo rovno nule (jednotlivé prvky mají svá vlastní oxidační čísla) ($0$)
  • např.: $AlF_{3}$ bude mít ox.č. $0$ (ox.č. $Al$ bude $III$, ox.č. $F$ bude $-I$)

Současné názvy anorganickcýh sloučenin

• ve vzorci nejdříve píšeme elektropozitivnější složku, potom elektronegativní složku
• české názvy tvoří jedno substantivum (název aniontu) a adjektivum (název kationtu)
• každé oxidační číslo má svůj specifický suffix