Η Γλώσσα της Χημείας 🧪

Η γλώσσα της χημείας είναι η πλουσιότερη γλώσσα που υπάρχει. Έχει να κάνει με τουλάχιστον δέκα εκατομμύρια γνωστές ενώσεις, και ο αριθμός αυτός αυξάνεται ραγδαία — περίπου 600.000 νέες ενώσεις παρασκευάζονται κάθε χρόνο.

Στην αρχή, τα ονόματα των ενώσεων δίνονταν κατά το πλείστον με βάση την προέλευση ή τις ιδιότητές τους, π.χ. το χρώμα. Μερικά από αυτά «αντέχουν» μέχρι σήμερα, π.χ. το οινόπνευμα ή το «άκουα φόρτε» (δυνατό νερό, δηλαδή το νιτρικό οξύ). Με την αύξηση του αριθμού των ενώσεων επικράτησε σύγχυση, μέχρις ότου στις αρχές του 19ου αιώνα ο σπουδαίος χημικός Berzelius έδωσε τους συμβολισμούς των χημικών στοιχείων, ανοίγοντας τον δρόμο για τη συστηματική μελέτη της ονοματολογίας.

Σήμερα, η Διεθνής Ένωση Θεωρητικής και Εφαρμοσμένης Χημείας (IUPAC) έχει αναλάβει την εναρμόνιση αυτής της διεθνούς «γλώσσας», θεσπίζοντας νέους συμπληρωματικούς κανόνες με παγκόσμια ισχύ.

Χημικά Σύμβολα: Το Αλφαβητάρι της Χημείας 🔠

Τα χημικά σύμβολα είναι συντομογραφίες των ονομάτων των 112 στοιχείων. Προέρχονται συνήθως από το πρώτο ή τα δύο πρώτα γράμματα του αγγλικού ή του λατινικού ονόματος του στοιχείου.

Χημικοί Τύποι Ενώσεων: Το Λεξιλόγιο της Χημείας 📚

Οι χημικοί τύποι είναι τα σύμβολα των χημικών ενώσεων. Διακρίνονται σε διάφορα είδη ανάλογα με τις πληροφορίες που δίνουν. Οι μοριακοί τύποι, που χρησιμοποιούνται συνήθως στην ανόργανη χημεία, δείχνουν:

1. από ποια στοιχεία αποτελείται η ένωση,
2. τον ακριβή αριθμό των ατόμων στο μόριο της ένωσης.

Για τη γραφή και την ονομασία των μοριακών τύπων είναι απαραίτητη η γνώση των κυριότερων ιόντων, καθώς και των συνηθέστερων αριθμών οξείδωσης των στοιχείων στις ενώσεις τους.

Οι Τύποι των Ιόντων και οι Ονομασίες τους

Τα ιόντα είναι φορτισμένα άτομα (π.χ. $Na^+$, $S^{2-}$) ή φορτισμένα συγκροτήματα ατόμων (π.χ. $NH_4^+$, $SO_4^{2-}$). Όσα έχουν θετικό φορτίο λέγονται κατιόντα, ενώ όσα έχουν αρνητικό φορτίο λέγονται ανιόντα.

Ονοματολογία των κυριότερων μονοατομικών ιόντων:

Ονοματολογία των κυριότερων πολυατομικών ιόντων:

Αριθμός Οξείδωσης

Ο αριθμός οξείδωσης (Α.Ο.) είναι μία συμβατική έννοια που επινοήθηκε για να διευκολύνει, μεταξύ άλλων, τη γραφή των χημικών τύπων.

• Αριθμός οξείδωσης ενός ατόμου σε μια ομοιοπολική ένωση ορίζεται το φαινομενικό φορτίο που θα αποκτήσει το άτομο, αν τα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων αποδοθούν στο ηλεκτραρνητικότερο άτομο.
• Αριθμός οξείδωσης ενός ιόντος σε μια ιοντική ένωση είναι το πραγματικό φορτίο του ιόντος.

Συνήθεις τιμές Α.Ο. στοιχείων σε ενώσεις τους:

Πρακτικοί Κανόνες Υπολογισμού Αριθμού Οξείδωσης

1. Κάθε στοιχείο σε ελεύθερη κατάσταση έχει Α.Ο. ίσο με το μηδέν.
2. Το H στις ενώσεις του έχει Α.Ο. ίσο με +1, εκτός από τις ενώσεις του με τα μέταλλα (υδρίδια), όπου έχει -1.
3. Το F στις ενώσεις του έχει πάντοτε Α.Ο. ίσο με -1.
4. Το O στις ενώσεις του έχει Α.Ο. ίσο με -2, εκτός από τα υπεροξείδια (με την ομάδα $-O-O-$), όπου έχει -1, και την ένωση $OF_2$ (οξείδιο του φθορίου), όπου έχει +2.
5. Τα αλκάλια (π.χ. Na, K) έχουν πάντοτε Α.Ο. +1, και οι αλκαλικές γαίες (π.χ. Ba, Ca) έχουν πάντοτε Α.Ο. +2.
6. Το αλγεβρικό άθροισμα των Α.Ο. όλων των ατόμων σε μια ένωση είναι ίσο με το μηδέν.
7. Το αλγεβρικό άθροισμα των Α.Ο. όλων των ατόμων σε ένα πολυατομικό ιόν είναι ίσο με το φορτίο του ιόντος.

Παράδειγμα: υπολογισμός αριθμών οξείδωσης

Να υπολογιστούν οι αριθμοί οξείδωσης: α) του S στο θειικό οξύ ($H_2SO_4$) και β) του P στο φωσφορικό ιόν ($PO_4^{3-}$).

Απάντηση:

α) Οι αριθμοί οξείδωσης για το H είναι +1 και για το O είναι -2, άρα:

β) Για το O ο αριθμός οξείδωσης είναι -2, άρα:

Δηλαδή, ο Α.Ο. του P στο φωσφορικό ιόν είναι +5.

Εφαρμογή

Να υπολογίσετε τους αριθμούς οξείδωσης: α) του χρωμίου (Cr) στο διχρωμικό κάλιο ($K_2Cr_2O_7$) και β) του άνθρακα (C) στο ανθρακικό ιόν ($CO_3^{2-}$).

Γραφή Μοριακών Τύπων Ανόργανων Χημικών Ενώσεων ✍️

Δεχόμαστε ότι μια ανόργανη ένωση αποτελείται από δύο μέρη, που μπορεί να είναι άτομα ή ιόντα. Αν το πρώτο μέρος Α έχει θετικό αριθμό οξείδωσης $+x$, ενώ το δεύτερο μέρος Β έχει αριθμό οξείδωσης $-ψ$, τότε ο μοριακός τύπος της ένωσης είναι $A_ψB_x$.

Δύο σημαντικές παρατηρήσεις:

• Αν κάποιος δείκτης είναι 1, τότε παραλείπεται.
• Αν ο λόγος $ψ:x$ απλοποιείται, τότε προηγείται απλοποίηση πριν από τη γραφή του μοριακού τύπου.

Παράδειγμα: γραφή μοριακών τύπων

Να γραφούν οι μοριακοί τύποι των ενώσεων που αποτελούνται από: α) $Al^{3+}$ και $SO_4^{2-}$, β) $Sn^{4+}$ και $O^{2-}$.

Απάντηση:

α) $Al_2(SO_4)_3$

β) Ο αρχικός τύπος $Sn_2O_4$ απλοποιείται (ο λόγος 2:4 γίνεται 1:2), δίνοντας $SnO_2$.

Εφαρμογή

Να γραφούν οι μοριακοί τύποι των ενώσεων που αποτελούνται από: α) $Ca^{2+}$ και $CO_3^{2-}$, β) $Fe^{3+}$ και $S^{2-}$.

Ονοματολογία Ανόργανων Χημικών Ενώσεων 🗣️

Η χημική γλώσσα ολοκληρώνεται με την ονοματολογία των ενώσεων, η οποία σε γενικές γραμμές συνδυάζει τα ονόματα των δύο τμημάτων (Α, Β) της ένωσης.

Οι κανόνες που ακολουθούν αφορούν την ονομασία ανόργανων ενώσεων, με την προϋπόθεση ότι γνωρίζουμε τον μοριακό τους τύπο.

α. Ενώσεις μετάλλων (ή του ιόντος $NH_4^+$) με πολυατομικό ανιόν ονομάζονται με το όνομα του ανιόντος πρώτο και το όνομα του μετάλλου (ή του $NH_4^+$) μετά. Οι ενώσεις του υδρογόνου με πολυατομικά ανιόντα ονομάζονται με το όνομα του ανιόντος πρώτο και τη λέξη «οξύ» μετά.

Εξαιρέσεις στην ονοματολογία των οξέων του υδρογόνου με μονοατομικό ανιόν:

β. Η ονομασία ένωσης μετάλλου (ή $NH_4^+$) με αμέταλλο προκύπτει από το όνομα του αμετάλλου με κατάληξη -ούχο ή -ίδιο, ακολουθούμενο από το όνομα του μετάλλου (ή $NH_4^+$).

γ. Η ένωση ενός μετάλλου με το υδροξείδιο ονομάζεται υδροξείδιο του μετάλλου, π.χ. $KOH$ είναι το υδροξείδιο του καλίου και $Al(OH)_3$ το υδροξείδιο του αργιλίου.

δ. Όταν δύο στοιχεία σχηματίζουν περισσότερες από μία ενώσεις, χρησιμοποιούμε αριθμητικά προθέματα που δείχνουν τον αριθμό ατόμων του δεύτερου στοιχείου, π.χ.:

Εφαρμογή

Να γραφούν οι μοριακοί τύποι των ενώσεων που προκύπτουν από τον συνδυασμό των κατιόντων $Na^+$, $Ca^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Al^{3+}$, $Fe^{3+}$, $NH_4^+$, $H^+$ με τα ανιόντα $NO_3^-$, $ClO_2^-$, $SO_4^{2-}$, $PO_4^{3-}$, $S^{2-}$, $OH^-$, $Cl^-$, $O^{2-}$ (για παράδειγμα, $Al^{3+}$ με $SO_4^{2-}$ δίνει $Al_2(SO_4)_3$). Στη συνέχεια, να ονομαστούν όλες οι ενώσεις που προκύπτουν και να ελεγχθεί η ορθότητα των τύπων γράφοντάς τους ξανά από τα ονόματα, χωρίς να τους ξαναδείτε.