入门化学在线/化学键和命名法
如果我们取两个或多个原子，并将它们化学结合在一起，使它们现在表现为单一物质，我们就得到了化学化合物。我们将看到，键合过程实际上涉及电子从一个原子共享或净转移到另一个原子。这两种键合类型是共价键，指原子之间共享电子，以及离子键，指原子之间电子净转移。共价键或离子键将决定形成的化合物类型。
在第 1 章中，我们利用原子理论来描述氟原子的结构。我们说，中性氟原子在其核中具有九个质子（原子序数为 9），九个电子围绕原子核（使其呈中性），最常见的同位素在其核中具有十个中子，质量数为 19。此外，我们说这九个电子存在于两个能级中；第一个能级包含两个电子，写成 1s2。第二个能级包含七个电子，分布为 2s2 2p5。任何原子中最外层电子层被称为价电子层。对于主族元素（记住，这包括除过渡金属之外的所有元素），价电子层中的电子数量对应于元素在元素周期表中的族号。第 1A 族元素将具有一个价电子，第 6A 族元素将具有六个价电子，依此类推。氟是第 7A 族元素，具有七个价电子。我们可以使用以美国化学家 G. N. 路易斯命名的路易斯结构（或电子点式结构）来显示氟的电子构型，路易斯提出了电子层和价电子的概念。在路易斯结构中，价电子层中的电子用围绕元素原子符号的小“点”表示。等式 1
当价电子层中存在四个以上的电子时，它们在写路易斯结构时将显示为对（但从不超过对）。第二周期原子的路易斯结构如图 3.1所示。当您查看图 3.1 中的点式结构时，请理解，只要显示对，您将电子或电子对放置在符号周围的位置没有任何区别，只要存在四个或更多价电子时，就应显示为对。
如果您检查图 3.1 中的氖 (Ne) 的路易斯结构，您将看到价电子层是充满的；也就是说，价电子层中有八个电子。元素周期表中第 8A 族元素被称为惰性气体；它们非常稳定，不会经常与其他元素结合形成化合物（尽管今天，许多含有惰性气体的化合物是已知的）。现代键合理论告诉我们，这种稳定性源于惰性气体中价电子层完全填充。当价电子层没有填充满时，理论认为原子将转移或与其他原子共享电子以实现填充满的价电子层……也就是说，惰性气体的电子构型。因此，化学键合可以被看作是原子获得（或失去）足够电子的追求，以使它们的价电子层填充满，即获得“惰性气体构型”。这通常被称为“八隅体规则”；元素想要获得八个价电子（当然，氦除外，其惰性气体构型为两个价电子）。
原子可以通过两种方法实现惰性气体构型；从它们的价电子层转移电子到另一个原子，或者与另一个原子共享电子。如果您检查锂 (Li) 的路易斯结构，您将看到它只有一个价电子。如果锂要转移这个电子到另一个原子，它将剩下 1s 轨道中的两个电子（表示为 1s2）。这与氦 (He) 的电子构型相同，因此，通过失去这个电子，锂获得了惰性气体构型。由于电子带负电荷，失去这个电子使锂带有一个正电荷。这就是锂阳离子，它显示为 Li+。等式 2
回到氟 (F)，为了获得氖 (Ne) 的 2s2 2p6 构型，氟需要获得一个价电子。由于氟获得了一个电子，它现在带有一个负电荷。这就是氟阴离子，它显示为 F-。为了获得惰性气体构型而进行的电子转移过程被称为离子键，我们将在本章后面更详细地介绍它。等式 3
Sodium and chlorine are both third-period elements. Draw Lewis diagrams for each of these elements.
Examine the solution in Example 3.1; what number of electrons would chlorine have to gain
in order to achieve a “noble gas configuration”? What would be the
charge on chlorine?
Again, examine Example 3.1; what number of electrons would Na have to
lose to obtain the noble gas configuration of Ne with eight
valence electrons? What charge would Na have?
原子获得填充满的价电子层的第二种方法是与另一个原子共享价电子。因此，氟原子，带有一个未配对的价电子，可以与另一个氟原子上的未共享电子共享该电子，形成化合物 F2，其中这两个共享电子形成化学键，将这两个氟原子结合在一起 (图 3.2)。当您这样做时，每个氟原子现在都等效于在价电子层中有八个电子；三个未共享电子对和一个在两个原子之间共享的电子对。请注意，当您计算电子时，在共价键中共享的电子将分别计算在每个原子中。由原子之间共享电子形成的化学键称为共价键。当两个或多个原子通过共价键结合在一起时，该化合物被称为分子。
下面提供了一种简单的方法，我们可以用来构建双原子和多原子分子的路易斯结构
首先将分子中的所有价电子加起来。对于 F2，每个氟原子都有七个，总共 14 个价电子。
接下来，绘制您的中心原子。对于像 F2 这样的双原子分子，两个原子都是相同的，但如果存在多个不同的原子，则中心原子将位于元素周期表中左侧（或下方）。
接下来，在中心原子周围绘制其他原子，在原子之间放置两个电子以形成共价键。
将剩余的价电子作为对分布在每个外原子周围，使它们都周围有八个电子。
将任何剩余的电子放在中心原子上。
如果中心原子没有被八个电子包围，则使用外原子构建多重键，直到所有原子都具有完整的八隅体。
如果分子中有奇数个价电子，则将剩余的单个电子留在中心原子上。
让我们将这些规则应用于氯气 Cl2 的路易斯结构。分子中共有 14 个价电子。两个原子相同，所以我们在它们旁边绘制它们，并在它们之间放置两个电子以形成共价键。在剩下的 12 个电子中，我们现在将六个放在一个氯原子周围（以形成八隅体），然后将另外六个放在另一个氯原子周围（我们的中心原子）。检查后，我们发现每个原子都被八个价电子包围，因此我们的结构就完成了 图 3.3
所有 VIIA 族元素（卤素）的价电子层都有七个电子，所有常见的卤素在自然界中都以双原子分子的形式存在；氟，F2；氯，Cl2；溴，Br2 和碘 I2（砹是第六周期的卤素，是一种短寿命的放射性元素，其化学性质尚不清楚）。氮和氧分别属于 VA 族和 VIA 族元素，在自然界中也以双原子分子的形式存在（N2 和 O2）。让我们考虑一下**氧气**；氧有六个价电子（VIA 族元素）。按照我们对氯使用的逻辑，我们画出两个原子，在它们之间放置一对电子，剩下 10 个价电子。我们在一侧的氧原子周围放置三对电子，在另一侧的氧原子周围放置剩下的两对电子（我们的 *中心原子*）。由于我们只有六个价电子包围第二个氧原子，所以我们必须从另一个氧原子移走一对电子，并在两个原子之间形成第二个共价键（**双键**）。这样一来，每个原子现在都有八个价电子。 图 3.4
氮有五个价电子。每个原子共享一个电子，得到第一个中间结构，每个氮原子周围有六个电子（不够！）。再共享一对电子，每个氮原子周围有七个电子，最后共享第三对电子，我们得到一个结构，每个氮原子周围有八个电子；惰性气体构型（或“八隅体规则”）。氮气是一种非常稳定的分子，而且相对不活泼，由一个强**三键共价键**连接在一起。 图 3.5
正如我们迄今为止所构建的路易斯结构，我们一直努力在每个元素周围实现八个电子。然而，在自然界中，“八隅体规则”有许多例外。元素周期表第一行的元素（氢和氦）只能容纳 *两个* 价电子。元素周期表第二行以下的元素可以容纳 10、12 甚至 14 个价电子（我们将在下一节中看到一个例子）。最后，在许多情况下，分子以单个不成对电子存在。一个典型的例子是氧气 (O2)。我们之前已经画出了氧气路易斯结构，其中氧-氧双键。然而，对氧气的物理测量表明，这种键合图景并不完全准确。氧气 O2 的磁性最符合在 图 3.6 中所示构型中具有 *两个不成对* 电子的结构。
在这个路易斯结构中，每个氧原子周围有 *七* 个电子（而不是八个）。这种电子构型可能解释了为什么氧气是一种 *非常活泼* 的分子（例如，与铁反应生成铁锈）；氧气分子上的不成对电子很容易与其他元素上的电子相互作用，形成新的化合物。
另一个值得注意的“八隅体规则”的例外是 NO 分子（一氧化氮）。一个氮原子（VA 族）与一个氧原子（VIA 族）结合，形成一个具有 *11* 个价电子的分子。*无法* 将 11 个电子排列起来，而不会留下一个电子不成对。一氧化氮是一种非常活泼的分子（由于其未共享的电子），并且被发现作为一种反应性、短寿命的分子在生物化学中起着至关重要的作用，参与细胞间通讯。 图 3.7
路易斯结构虽然很有用，但化学家厌倦了画小点，为了简化共价键的表示，通常在两个元素之间画一条短线（**线键**）。每当你看到用线键连接的原子时，你应该理解，这代表着共价键中两个共享电子。此外，键合原子上的 *未共享电子对* 有时会显示出来，有时会省略（参见图 3.8）。如果未共享电子对被省略，则读取结构的化学家应该理解它们的存在。 图 3.8
如第 3.1 节所述，元素还可以 *转移* 电子到另一个元素，以实现惰性气体构型。考虑钠。钠 (Na) 属于 IA 族。其第一能级完全填满 (1s2)，第二能级也填满 (2s2 2p6)，第三能级只有一个电子 (3s1)。在能量上，钠实现八个价电子的最简单方法是 *转移* 其价电子到一个受体原子。这将使钠原子具有与氖相同的电子构型 (1s22s2 2p6)，并满足“八隅体规则”。因为钠 *失去* 了一个电子（带有负电荷），所以钠原子现在必须带正电荷。带有正电荷的原子或共价键合的原子群被称为**阳离子**，钠阳离子写为 Na+。 图 3.9
如果上面的例子中受体原子是氯，那么第三个价电子层现在将填满，与氩的电子构型一致。因为氯原子 *接受* 了一个电子（带有负电荷），所以氯原子现在必须带负电荷。带有负电荷的原子或共价键合的原子群被称为**阴离子**，氯阴离子写为 Cl-。尽管在这个例子中两个原子之间发生了电子转移，但*没有直接的键* 将钠阳离子和氯阴离子连接在一起，除了两个带电原子之间简单的静电吸引力之外。这是离子键和共价键原子之间的真正区别；共价分子以特定的几何形状连接在一起，这种几何形状是由它们共享的电子决定的。离子化合物通过简单的静电吸引力结合在一起，除非这些原子存在于有组织的晶体中，否则这种吸引力没有确定的几何顺序。离子化合物通常被称为**盐**。图 3.10 显示了一些形成离子盐的简单电离示例。表 3.1 使用线键简写法来显示一系列常见的含氢化合物和由第二行元素形成的离子。
Hydrogen and oxygen react to form water, H2O. Draw a Lewis diagram for water
using the line-bond shorthand.
Draw the Lewis diagram for the molecules, hydrogen chloride, BrCl, and hydrogen cyanide (HCN).
两个或多个元素结合形成一个通过共价键（分子化合物）稳定的分子的趋势，可以通过元素周期表中不同元素的位置来简单预测。在第一章中，我们将元素周期表中的元素分为（看似）任意的分组；金属、非金属、半金属等等（参见 图 3.11）。这些分组并非随意，而是主要基于物理性质以及各种元素通过形成离子键或共价键与其他元素键合的趋势。一般来说，金属与非金属或半金属结合形成的化合物将表现出离子键合。仅由非金属或半金属与非金属组成的化合物将表现出共价键合，并将被归类为分子化合物。因此，由钠和氯形成的化合物将是离子化合物（金属和非金属）。一氧化氮 (NO) 将是共价键合的分子（两种非金属），二氧化硅 (SiO2) 将是共价键合的分子（半金属和非金属），而 MgCl2 将是离子化合物（金属和非金属）。在本章的后面，我们将看到许多共价化合物具有高度 **极化** 的键，一个原子周围的电子密度大于另一个原子。这些化合物通常被描述为具有“离子特性”，这些类型的共价键通常可以很容易地断裂形成离子对。
Determine whether each of the following compounds is likely to exist as a molecule, or as an ionic compound:
a. Hydrogen fluoride; HF.
b. Silicon tetrachloride; SiCl4
c. Elemental sulfur as S8
d. Disodium dioxide; Na2O.
Determine whether each of the following compounds is likely to exist as a molecule, or as an ionic compound:
a. PF3
b. Be3N2
c. AlP
d. CBr4
NaOH 化合物具有广泛的工业用途，是排水管清洁剂中的活性成分。根据上一节的讨论，我们预计 NaOH 是一种离子化合物，因为它含有钠，一种 IA 族金属。然而，氢和氧是非金属，我们预计它们会共价键合。这种化合物称为氢氧化钠，是金属离子（钠）和 *多原子离子*（HO–）之间形成的离子化合物的例子。像 HO– 这样通过共价键结合在一起的带电原子群被称为 **多原子离子**。在一个离子化合物中，多原子离子作为一个单元，与其他阳离子或阴离子形成盐。
使用第 3.2 节中描述的规则，我们可以绘制 HO– 的路易斯结构。氧有六个价电子，氢有一个，总共有七个。我们结构中的中心原子将是氢（它在元素周期表中位于氧的 *左侧*）。接下来，因为这是一个带有单个负电荷的多原子离子，所以我们在中心原子添加额外的电子，配对电子，然后画出两个原子键合在一起。接下来，将剩余的六个电子分布在氧原子周围，形成八隅体。最后，将多原子离子括在方括号中，并用上标表示电荷，以表明该离子作为一个单元进行行为。
多原子离子在化学中很常见，表 3.2 收集了常见多原子离子的公式和电荷。*至关重要* 的是，你必须记住它们，并且能够将每个多原子离子的名称、组成和电荷联系起来，因为它们将在本课程的剩余部分中被随意讨论，你应该在普通化学中了解它们。
例 3.4 多原子离子的路易斯结构
为多原子离子 CO32– 构建一个路易斯结构。
解答：氧有六个价电子，碳有四个；因此在 CO32– 中，总共有 22 个价电子，加上 2- 电荷的两个额外电子。我们结构中的中心原子将是碳（它在元素周期表中位于氧的左侧）。接下来，我们画出碳（我们的中心原子）及其四个电子，并添加来自电荷的两个额外电子。三个氧原子被放置在碳周围，电子被排列以形成三个共价键。接下来，将剩余的 18 个电子分布在氧周围，使它们都具有完整的八隅体。然而，碳只被六个电子包围。为了解决这个问题，我们将一个电子对移入形成一个双键到一个氧原子。最后，多原子离子被括号括起来，电荷作为上标。
该离子的结构也可以使用线键简写来绘制，如下所示
我们需要理解，将电子放置到化合物中特定键的过程是构建路易斯图的人为方面。事实上，电子被添加到多原子离子中，但不可能确切地知道它们去了哪里。
练习 3.4 绘制多原子离子的路易斯图。
绘制 NO2- 和 NH4+ 的路易斯图。
在示例 3.3 中，我们构建了碳酸根阴离子的路易斯图。我们最终的结构显示了两个碳氧单键和一个碳氧双键。我们绘制的结构显示在下面，以及碳酸根阴离子的另外两种可能的表示。这些结构的区别仅在于碳氧双键的位置。
那么，哪一个是正确的？实际上，它们都是正确的！这些都是具有恒定几何形状的共价结构的“正确”路易斯图，这些图的区别仅仅在于我们任意地排列电子的方式。这些路易斯图被称为共振形式。对于碳酸根阴离子，可以绘制三种等效的共振形式。需要注意的是，电子不会在原子之间“跳跃”，而是电子均匀地分布在碳和所有三个氧原子之间，并且每个碳氧键的键序为 1.33（一个和三分之一共价键）。这种结构被称为共振杂化体（图 3.14），虽然它最清楚地代表了化合物中的实际键合，但当结构被表示为共振杂化体时，往往难以理解键合的性质。对共振的全面讨论超出了入门文本的范围，对于像碳酸根阴离子这样的结构，我们将接受上面显示的任何适当的共振形式。
如果我们为氢气分子 (H2) 构建一个路易斯图，我们将配对每个原子上的单个价电子以形成一个单一的共价键。每个氢现在在它的价电子层中将有两个电子，与氦相同。化学家用来描述共价键合的数学方程可以被求解以预测围绕分子的空间区域，这些区域可能是这些电子被发现的。这些计算的一个特别有用的应用生成一个分子表面，它被颜色编码以显示围绕分子的电子密度。这种类型的分子表面被称为静电势图，氢气分子的计算图如图 3.15 所示。
当这种类型的计算针对由两个（或更多）不同原子组成的分子进行时，结果可能截然不同。考虑 HF 分子。氢只有一个价电子，可以与氟（具有七个价电子）共享该电子以形成一个单一的共价键。图 3.16 显示了 HF 的球棍模型，以及 HF 分子的静电势图。
在这个静电势图中，蓝色用于指示低电子密度（相对正电荷），红色指示高电子密度（相对负电荷）；浅蓝色、绿色、黄色和橙色指示不断增加的电荷梯度。HF 分子显然非常极性，这意味着在分子长度上存在显着的电子密度差异。HF 的静电势图与 H2 的静电势图形成显著对比，H2 的电荷相当对称（均匀的绿色）。氟化氢 (HF) 可以被描述为一个非常极性的分子，而氢 (H2) 是非极性的。
HF 共价键极化的起源与电负性有关，电负性是所有原子的固有属性。在元素周期表中，原子在与另一个原子键合时（如在 HF 中），倾向于将电子吸引到自己身上。倾向于强烈吸引电子的原子具有较高的电负性，相对于倾向于将电子吸引到自己身上的原子，这些原子的电负性较低。现代电负性标度是由莱纳斯·鲍林在 1932 年提出的，在鲍林标度中，元素周期表中的原子电负性从铯的 0.8 的低值到氟的 4.0 的最大值不等。元素周期表被修改以显示电负性趋势，如图 3.17 所示。
图 3.17 元素周期表，被修改以显示电负性趋势，从钫 (0.7) 增加到氟 (4.0)。
在 HF 分子中，氢的电负性为 2.2，氟的电负性为 4.0。这种差异导致了 HF 共价键的显著极化，这在静电势图中很明显。
共价键的极化也发生在更复杂的分子中。在水中，氧的电负性为 3.5；氢为 2.2。因此，每个 H-O 键都极化，电子密度更靠近氧。在 H2O 分子中，这种极化的影响在静电势图中变得明显，如图 3.18 所示。具有氧的分子末端具有高电子密度，而氢末端则缺电子。我们将在后面的章节中看到，由于电负性差异导致的水的极化，赋予了水特殊的性质，使其能够溶解离子化合物，并基本上支持我们所知的生命。在有机化学（研究含碳的分子化合物）中，您将认识到有机分子之间相对的反应性很大程度上取决于这些分子中共价键的极化。
简要回到经典的路易斯图。考虑下面显示的 SF4 分子的图。在构建这个图时，六个价电子被放置在硫周围，七个价电子被放置在每个氟周围。当我们试图将它们配对以形成共价键时，我们注意到硫上有“太多”电子！我们显然不能使用三个电子形成共价键，因此我们分裂一对，将单个电子移动到键合位置，并与剩余的两个氟形成键。这“额外的一对”电子就坐在那里，不直接参与键合。
这是一个价层扩展的例子。一般来说，元素周期表中第二周期以下的元素（S、Se、Te 等）通常在其价电子层中具有 10-12 个电子。正如在 SF4 中一样，这些电子不直接参与共价键的形成，但它们影响特定分子的整体反应性。
表 3.3 显示了来自 4A 族 - 8 族元素的价层扩展的例子。一般来说，所有包含元素周期表第二行以下元素的分子化合物都能够发生价层扩展，在绘制这些化合物的路易斯图时，您需要非常小心。正如我们在 3.1 节中为一氧化氮 (NO) 分子看到的那样，稳定的分子也存在于其中原子没有被八隅体电子包围的情况。另一个例子是 BF3 分子，它在下面的例子中显示。
示例 3.5 BF3 的路易斯图
构建 BF3 分子的路易斯图。
解答：硼具有三个价电子，氟具有七个。我们结构中的中心原子将是硼（它在元素周期表中位于氟的左侧）。接下来，我们画出硼（我们的中心原子）及其三个电子，并将三个氟原子放置在硼周围，电子被排列以形成三个共价键。每个氟原子都有完整的八隅体。然而，硼只被六个电子包围。因此，BF3 中的硼是一个强大的电子受体，与来自其他化合物的电子形成强烈的络合物。在第 8 章中，我们将看到这种性质被称为路易斯酸性，而 BF3 是一种非常强大的路易斯酸。
在离子化合物中，阳离子的总电荷数必须等于阴离子的总电荷数；也就是说，该化合物必须是中性的。在第 3.2 节中，我们描述了钠原子如何向另一个原子捐赠一个电子，从而形成一个在其最外层电子壳层中具有完整八隅体的离子（与 Ne 的电子构型相同）。当这种情况发生时，钠原子的电荷现在是 1+，因为它在其原子核中有 11 个质子，但只被 10 个电子包围。同样，锂可以失去一个电子形成 Li1+，并留下与 He 相同的电子构型。实际上，所有 1A 族金属都可以失去一个电子形成 1+ 离子。2A 族元素中的每个元素都可以失去两个电子形成 2+ 离子并获得稀有气体构型。事实上，元素在周期表中所处的族将决定其相应离子的化合价（或电荷）。1A、2A 和 3A 族中的金属将分别形成带 1+、2+ 和 3+ 电荷的离子。
主族非金属可以通过接受来自其他元素的电子轻松获得八隅体的价电子。因此，5A 族元素可以接受三个电子形成 3- 离子，6A 族元素接受两个电子形成 2- 离子，7A 族元素（卤素）接受一个电子形成 1- 离子。例如，氧（6A 族）需要接受两个电子才能获得氖的电子构型。这使氧总共拥有 10 个电子，但它在其原子核中只有 8 个质子（其原子序数为 8），因此，氧离子具有 2- 的净电荷（O2-）。
要写出由主族元素组成的离子化合物的化学式（或含有多原子离子的化合物），你需要调整阴离子和阳离子的比例，以便所得分子在电上呈中性。例如，考虑一种含有钠和氯的离子化合物。锂是 1A 族元素，将形成 1+ 离子；氟是 7A 族元素，将形成 1- 离子。当一个锂与一个氟配对时，或者 LiF，就能实现中性。对于由钙和氯组成的化合物，2A 族钙将形成 2+ 离子，而氯将形成 1- 离子。为了实现中性，必须有两个氯才能与一个钙配对，化学式必须为 CaCl2。铝（3A 族）将形成 3+ 离子。如果它与氧（6A 族）配对，氧将形成 2- 离子，中性只能在两个 Al3+ 离子（总共六个正电荷）与三个 O2- 离子（总共六个负电荷）配对时才能实现。
考虑一种由钠和多原子离子硫酸根（SO42-）组成的化合物。钠（1A 族）产生 1+ 阳离子，因此化合物中必须有两个钠才能与一个硫酸根（具有 2- 电荷）配对，或者 Na2SO4。对于含有钙（2A 族）和硝酸根（NO3-）的化合物，每个钙 2+ 阳离子必须存在两个硝酸根阴离子。在含有多个多原子离子单元的化合物中，整个离子用括号括起来，并带有下标表示单元的数量。因此，由钙和硝酸根组成的化合物将写成 Ca(NO3)2。
3.10 离子化合物的命名法
[edit | edit source]最简单的离子化合物由一种类型的阳离子与一种类型的阴离子结合而成。这些化合物的命名很简单；阳离子先命名，然后是阴离子。如果阴离子是单一元素，则在该元素的根名称后面添加后缀化物。表 3.4 中显示了图 3.19 中的一些常见阴离子。
当你为离子化合物构造名称时，你不需要使用“倍数”来表示化合物中存在多少个阳离子或阴离子。例如，NaI 的名称为碘化钠；Na2S 的名称为硫化钠；CaCl2 的名称为氯化钙。化学家在阅读名称时，应该有足够的知识，可以根据它们常见的化合价状态将元素正确地配对。然而，这个简单的命名法也有一些例外。许多过渡金属以多种类型的阳离子存在。因此，铁以 Fe2+ 和 Fe3+ 阳离子存在（它们被称为“氧化态”，将在第 5 章中详细讨论）。当你为含有铁的离子化合物命名时，需要指明金属的氧化态。对于金属，氧化态与电荷相同。因此，Fe2+ 在与氯化物形成的化合物中，其化学式为 FeCl2，命名为氯化铁（II），其中氧化态（铁的电荷）用罗马数字放在括号中，紧随阳离子之后。Fe3+ 阳离子与氧配对，其化学式为 Fe2O3，命名为氧化铁（III）。表 3.5 中显示了一些具有可变氧化态的常见过渡金属。
含有多原子离子的离子化合物的命名过程与上面针对简单离子的描述相同。因此，CaCO3 的名称为碳酸钙；Na2SO4 的名称为硫酸钠；(NH4)2HPO4（一种含有两种多原子离子的化合物）的名称为磷酸氢铵；Pb2+ 与 SO42- 配对，PbSO4 的名称为硫酸铅（II）。
例 3.6 离子化合物的命名法
写出下列每种离子化合物的正确化学式
a. 溴化钙 b. 氧化铝
c. 氯化铜（II） d. 氧化铁（III）
为下列每种离子化合物写出一个合适的化学名称
e. Li2S f. CaO
g. NiCl2 h. FeO
解答
a. 钙为 2+，溴为 1-；CaBr2。
b. 铝为 3+，氧为 2-；Al2O3。
c. 从给出的氧化态来看，铜为 2+，氯为 1-；CuCl2。
d. 从氧化态来看，铁为 3+，氧为 2-；Fe2O3。
e. 我们不使用倍数，所以这只是硫化锂。
f. 这只是氧化钙。
g. 我们不必为镍指定氧化态，所以这是氯化镍。
h. 我们必须指定在这个化合物中铁为 2+；氧化铁（II）。
练习 3.6 离子化合物的命名法
写出下列每种离子化合物的正确化学式
a. 磷化钠
b. 亚硝酸铁（II）
c. 磷酸氢钙
d. 氧化铬（III）
为下列每种离子化合物写出一个合适的化学名称
e. NaBr
f. CuCl2
g. Fe(NO3)3
h. (NH4)3PO4
3.11 分子化合物的命名法
[edit | edit source]简单的二元分子化合物（仅由两种元素组成的共价键合化合物）的命名法比离子化合物的命名法略微复杂，因为必须使用倍数来表示分子中元素的比例；倍数一仅用于化合物中的第二个元素。使用的倍数如表 3.6 所示。
此外，当你命名一个分子化合物时，你还必须确定哪个元素应该先列出。一般来说，在元素周期表中左边或下面出现的元素在名称中先列出。一旦你确定了顺序，第二个元素的名称就使用元素根和化物，就像离子化合物一样。因此，对于 CCl4，碳在氯的左边（4A 族vs. 5A 族），所以它先列出。有四个氯，所以使用倍数四，名称为四氯化碳。含有氢的化合物通常是一个例外，氢在名称中列为第一个元素。因此，H2S 将使用倍数二来表示有两个氢，并使用一来表示只有一个硫，或者，二氢一硫化物。
对于分子 SO2；它们都是 6A 族元素，但硫在元素周期表中更低（第 3 行vs. 第 2 行），所以它在名称中先列出。有两个氧，所以倍数是二，名称是二氧化硫。
对于分子 NO；氮在氧的左边（6A 族vs. 5A 族），所以它在名称中先列出。有一个氧，所以倍数是一，按照规则，名称应该是“氮一氧化物”。然而，在这种情况下，名称中的第二个“o”被省略（为了便于发音），名称缩短为一氧化氮。将其与氮的另一种氧化物 N2O4 区分开。氮再次先列出，需要倍数二。有四个氧，所以倍数是四，但同样，倍数也被缩短（同样，省略了“a”），名称是四氧化二氮。
例 3.7 分子化合物的命名法
为下列每种分子化合物写出正确的化学式
a. 一氟化氯 b. 二氢一硫化物
c. 四溴化碳 d. 溴
例 3.7 续
为下列每种分子化合物写出一个合适的化学名称
e. IF f. PCl3
g. I2 h. N2F2
解答
a. ClF b. H2S
c. CBr4 d. Br2
e. 一氟化碘 f. 三氯化磷
g. 碘 h. 二氟化二氮
学习要点
[edit | edit source]在共价键中，电子在原子之间共享。在离子键中，电子从一个原子转移到另一个原子。仅使用共价键形成的化合物称为分子化合物。
任何原子的最外层电子层被称为价层。可以使用路易斯图（或电子点结构）以图形方式显示原子价层的电子构型。元素化学符号周围的“点”的排列方式为，从单个点开始，直到四个电子，然后配对，直到出现八个电子。
为了从单个元素形成离子，需要在价电子层中添加或移除电子，以使价电子层完全填充八个电子（八隅体规则）。离子的电荷反映了添加或移除的电子数量。从主族元素到IIIA族元素，将失去电子形成阳离子，而IVA族到VIIA族元素将获得电子形成阴离子。
在路易斯结构中，通过将来自两个不同原子的一对未配对电子配对，形成共价键。在“八隅体规则”的范围内，一对共享电子被视为每个原子的两个电子。如果需要，可以使用多个共价键（双键和三键），使每个成键原子都具有完整的八隅体（当然，氦和氢除外）。当两个或多个原子通过共价键结合在一起时，该化合物被称为分子。
一般来说，只要化合物中含有金属，就会形成离子键。在仅含有类金属或非金属的化合物中，会观察到共价键。
共价键合的类金属或非金属的带电基团称为多原子离子。常见的例子包括硫酸根二阴离子、硝酸根阴离子、磷酸根三阴离子等。这些多原子离子通常与金属配对，形成离子化合物。
许多（但并非所有）多原子离子可以用两种或多种等效的路易斯表示法来表示。这些被称为离子的共振形式。离子的实际电子结构是这些路易斯结构的组合，被称为共振杂化体。
元素的电负性是衡量该元素吸引电子朝向自身的趋势的指标。电负性范围从0.6到4.0，氟是最电负性元素（值为4.0）。元素周期表的一般趋势是电负性从左下角（Fr）增加到右上角（F）。
在不同电负性原子之间形成的共价键将极化，最电负性原子的周围将集中最大的电子密度。电负性对分子内电子分布的影响可以用计算机计算的静电势图来表示，其中颜色用于表示电子密度。
第三周期到第七周期的元素在它们的价电子层中可以容纳超过八个电子。这种现象被称为价电子层膨胀，并且包含这些元素的分子在正确绘制的路易斯结构中可能具有10到14个价电子。八隅体规则的例外情况也存在，其中价电子层包含少于八个电子，或包含未配对的电子。
在命名简单的二元离子化合物时，首先使用元素名称命名阳离子，然后命名阴离子，其中在元素的根名后添加后缀化。不使用倍数词。对于可以呈现多种氧化态（不同的正电荷）的过渡金属，金属离子的电荷在名称中用罗马数字表示，并用括号括起来，位于元素名称之后（例如，三氯化铁）。
在命名简单的二元分子化合物（仅包含共价键的化合物）时，电负性最小的元素（一般）首先命名，然后是第二个元素，其中后缀化再次添加到元素的根名中。在分子化合物中，使用倍数词来表示每个原子存在的数量（一、二、三、四等），但一除外，它不用于化合物中的第一个元素。