Названия ионных соединений. Электролиты и неэлектролиты
Названия ионных соединении
Согласно современным правилам, названия солей образуются из названия аниона в именительном падеже и названия катиона в родительном падеже. Например, нужно дать название соединению Li2S, образуемому при реакции лития с серой. Анионы бескислородных кислот принято называть в виде производного от латинского названия неметалла с суффиксом -ид. Таким образом, сера (по-латыни sulfur) становится сульфидом1.
Li2S — сульфид лития.
К названиям ионных соединений, содержащих многоатомные ионы, применяется то же самое простое правило: к названию катиона добавляется название аниона (впрочем, к многоатомным анионам суффикс -ид прибавлять не следует).
(NH4)2CO3 — карбонат аммония.
K3P04 — фосфат калия.
Когда в соединение входит переходный металл, который может иметь различную степень окисления, это соединение может иметь разные названия. (Различные степени окисления одного и того же металла более подробно описаны выше, в разделе «Положительные и отрицательные ионы: катионы и анионы».) Допустим, нужно назвать соединение, образуемое катионом железа (III), Fe3+, и цианид-анионом, CN-. Более предпочтительным является метод, когда после названия металла в скобках указывают римскими цифрами заряд его иона: железо (III). Но в соответствии с более старым методом (он используется и в настоящее время, поэтому было бы неплохо его знать) название металла дается в более развернутом виде: степень его окисления указывается с помощью греческих числительных приставок, например моно означает валентность 1, ди — 2, три — 3, тетра — 4 и т.д. Теперь можно привести название нашего соединения.
Fe(CN)3 — цианид железа (III) или трицианид железа.
Иногда вычисление заряда иона может вызвать затруднения, особенно в случае многоатомных соединений. В качестве примера дадим название такому соединению, как FeNH4(S04)2.
В табл. 6.4 показано, что сульфат-ион имеет заряд 2-. Как видно из формулы, в ней два таких иона. Следовательно, в сумме получается четыре отрицательных заряда. Поскольку ион аммония имеет заряд 1+ (см. табл. 6.4), теперь можно вычислить, чему равен заряд катиона железа.
Ион Заряд
Fe ? NH4 1+
(S04)2 (2-) х 2
Поскольку заряды аммония и сульфатной группы равны соответственно 1+ и 4-, чтобы соединение было нейтральным, заряд железа должен быть равен 3+. Другими словами, железо в этом соединении должно быть трехвалентным. Таким образом, соединение FeNH4(S04)2 можно назвать так: сульфат аммонийного железа (III).
И наконец, зная название соединения, можно вывести его формулу и определить заряд ионов, входящих в ее состав. Возьмем, например, такое название, как оксид цинка. Как известно, ионом цинка является Zn2+, а ионом кислорода — 02-. Используя правило пересечения, получим формулу оксида цинка — Zn0.
Когда кристалл соли, например хлорида натрия (см. рис. 6.2), попадает в воду, то расположенные на его поверхности ионы притягивают к себе молекулы воды. Но, если ионы притягивают к себе молекулы воды, то и молекулы воды с такой же силой притягивают к себе ионы. В то же время притянутые молекулы воды испытывают толчки со стороны других молекул. В итоге происходит отделение ионов от кристалла и их переход в раствор. (Более подробно о молекулах воды и о том, почему они притягивают ионы NaCl, речь идет в главе 7, «Ковалентные связи: поделимся по-братски».) Катионы и анионы переходят в раствор, таким образом идет постепенное растворение кристалла. Обнаружить присутствие этих ионов можно с помощью прибора, который называется тестером проводимости (conductivity tester).
С помощью этого тестера проверяется, проводят ли электричество водные растворы тех или иных веществ. Прибор состоит из электрической лампочки, к которой присоединены два электрода. Лампочка не будет светить до тех пор, пока схему не замкнет какой-либо проводник, расположенный между электродами. (Проводник — это вещество, способное проводить электричество.) (Опыт следует проводить осторожно, поскольку схему можно замкнуть собственным пальцем и вас может поразить электрическим током!)
Если поместить электроды в чистую воду, то ничего не произойдет, так как вода не является проводником. Однако если поместить электроды в раствор NaCl, то лампочка загорится, поскольку ионы являются хорошими проводниками (т. е. переносят электроны от одного электрода к другому).
На самом деле можно обойтись и без воды. Если расплавить чистую поваренную соль NaCl (на это требуется очень много тепла!) и поместить в нее электроды, то можно обнаружить, что расплавленная поваренная соль также проводит электричество. Ионы соли, находящейся в расплавленном состоянии, так же свободно перемещаются и переносят электроны, как это происходит в ее водном растворе. Вещества, проводящие электрический ток своими ионами, называются электролитами. Электролитами являются соли, кислоты и основания при растворении в воде, а также многие расплавленные соли, оксиды и гидроксиды. А неэлектролитами называются вещества, которые в этих состояниях электричество не проводят.
Проверяя, является вещество электролитом или нет, ученые получают представление о связях, имеющихся в соединениях. Так, вещества с ионной связью ведут себя как электролиты. Однако лишенные ионов соединения с ковалентными связями (см. главу 7, «Ковалент-ные связи: поделимся по-братски») обычно являются неэлектролитами. Типичный пример неэлектролита — обычный сахар, или сахароза. И в водном растворе, и в расплавленном состоянии сахар проводником не станет, поскольку он не распадается на ионы, которые участвуют в переносе электронов.