Grundstofnavnene i arbejde for kemien. I. (Anden del)

Læs originalartiklen her

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 4, 2019 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder.

Af Ture Damhus

Vi forlod i sidste nummer navnene ‘af binær type’ ved det uforløste par BaO2 og MnO2, hvor vi manglede en måde at udtrykke den forskel på de to, som vi ved findes. Det, og mere, ser vi på nu. (Referencerne finder du i første del af artiklen i Dansk Kemi nr. 3, 2019, side 22).

Romertal eller ej
Det er muligt at angive oxidationstrin (oxidationstal) for grundstoffer i kemiske navne. Hertil bruges romertal, som i tidligere anbefalinger blev trykt som kapitæler, dvs. som store bogstaver med højde som små bogstaver af typen ‘a’ eller ‘m’, altså I, II, III, IV osv.; dette er ofte en komplikation for brugere, og i Red Book 2005 [6] valgte man at trykke sædvanlige romertal.
Negative oxidationstrin angives med minustegn foran, oxidationstrinnet 0 som tallet 0. Man kan altså danne navne som

jern(III)chlorid
phosphor(V)chlorid
phosphor(V)oxid(II)
tetraphosphor(0)

Sådanne navne siger også noget om støkiometrien. Phosphor(V)oxid(II), som regel blot phosphor(V)oxid, implicerer en (2:5)-støkiometri og udtrykker derved det samme som navnet diphosphorpentaoxid, som vi var forbi i første del.
Navne med oxidationstal (også kaldet Stock-tal) blev indført, fordi man ville aflive det gamle system med navne som ferrochlorid/ferrichlorid, cuprochlorid/cuprichlorid osv. Systemet dækkede kun to oxidationstrin og var uigennemskueligt, fordi disse oxidationstrin kunne være både II/III (for eksempel ferro/ferri), I/II (for eksempel cupro/cupri), I/III (for eksempel auro/auri) og II/IV (for eksempel plumbo/plumbi). Den umiddelbare anvendelse for romertallene var i (overgangs)metalforbindelser, men der er hverken noget med, at de skal bruges dér (jf. jerneksemplerne i første del) eller kun må bruges dér (jf. phosphoreksemplerne ovenfor).
“Problemet” fra før med BaO2 er, at det indeholder oxygen som O22 og dermed i oxidationstrinnet I. Man kunne tydeliggøre dette ved at give forbindelsen navnet

(Bemærk, at romertallene følges med de enkelte grundstofatomer, selv om disse i navnet står med et multiplikativt præfiks).
Man kan også specificere indgående ioner med ladninger fuldt ud i navne af binær type og således i dette tilfælde skrive

Her er barium(2+) navnet på ionen med formlen Ba2+ og dioxid(2) navnet på ionen med formlen O22. (Sidstnævnte ion har også det alternative navn peroxid, og det mest almindelige navn for forbindelsen er bariumperoxid). Hvis man vil tilkendegive oxidationstrin i forbindelse med formler, skal de stå som superskripter: FeIIIBr3, BaIIOI2.
Simple støkiometriske navne er ikke i alle tilfælde ækvivalente med navne baseret på oxidationstal. Således tilkendegiver navnene trijerntetraoxid og trimangantetraoxid tydeligvis samme støkiometri, men førstnævnte forbindelse er i virkeligheden FeIIFeIII2O4, altså jern(II)dijern(III)oxid, mens den anden forbindelse er MnII2MnIVO4, altså dimangan(II)mangan(IV)oxid. Forbindelsen med formlen PBr7 og navnet phosphorheptabromid har faktisk strukturen [PBr4]+Br3, så her er det den elektronegative part, der laver rav i den, og formlen burde i princippet skrives med tre af de syv brom i oxidationstrinnet 1/3; ionen Br3 er tribromid(1), svarende til trisulfid(1) ovenfor. Men man bruger ikke brudne romertal, så en tilnærmelse kunne være PVBrI5Br02. Så stemmer regnskabet i hvert fald.

Problemet med ‘bis’, ‘tris’, ‘tetrakis’ osv.
Systemet med de simple multiplikative præfikser, som vi har set eksempler på ovenfor, kommer lidt i vanskeligheder i tilfælde som Ca3(PO4)2, som vi ikke kan kalde tricalciumdiphosphat, fordi navnet diphosphat (jf. fodnote 3 til tabel 1, se Dansk Kemi nr. 3, 2019, side 21) er optaget af ionen P2O74 . IUPAC’s løsning har været at foreskrive alternative præfikser ‘bis’, ‘tris’, ‘tetrakis’ … til situationer som denne. Altså vores calciumsalt ovenfor bliver til tricalciumbis(phosphat). Reglen (bliver ikke altid fulgt!) har været, at der skal parenteser om det, som disse alternative ‘is’-præfikser multiplicerer.
Dette system giver os også mulighed for at forklare, at nomenklaturisternes kæledægge, TlI3, ikke består af ionerne thallium(3+) og iodid(1), men af thallium(1+) og triiodid(1), I3, ofte blot kaldet triiodid. Altså det er thallium(I)(triiodid), mens førstnævnte mulighed, hvis vi ville navngive den, skulle have været thallium(III)tris(iodid). Meget vel, men hvad med jerntribromid ovenfor? Ingen tænker på muligheden af, at det indeholder tribromid(1), men denne ion eksisterer (som vi så ovenfor) og kan jo under alle omstændigheder tages under overvejelse, så nomenklaturen bør vel holde muligheden åben? Skal vi så absolut også sige jern(III)tris(bromid)? Eller aluminiumtris(chlorid)? Eller mangan(IV)bis(oxid)? Bare for en sikkerheds skyld? IUPAC har erkendt problemet, men ikke taget stilling. De sidstnævnte navne her ville i praksis næppe blive brugt. Men der er et principielt problem.
Den skarpsindige læser vil også have indset, at problemet sådan set kunne løses ved helt konsekvent brug af parenteser, altså hvis man skrev:

tricalciumdi(phosphat) for Ca3(PO4)2
dicalcium(diphosphat) for Ca2(P2O7)
barium(2+)[dioxid(2)] (som vi skrev ovenfor)
mangan(IV)di(oxid) for MnIVO2
thallium(I)(triiodid) eller ligefrem thallium(1+)[triiodid(1)] for TlI(I3)
jern(III)tri(bromid) for FeBr3

osv. osv.

Men tror vi på, at dette ville blive fulgt? (I øvrigt er der også stadig problemer med brug af parenteser og multiplikative præfikser i organisk-kemisk nomenklatur, hvor vi stadig ikke ved, hvilket ben vi skal stå på i Division VIII. Det kan vi måske også se på senere).

Opsummering
For at resumere begge dele af artiklen er der mange muligheder for at navngive forbindelser, så man udtrykker støkiometrien, og kun støkiometrien, mere eller mindre eksplicit. Der er ikke nogen forkerte navne ovenfor, men nogle af navnene kan være mere hensigtsmæssige at bruge i bestemte kemiske sammenhænge end andre. Nogle af navnene kræver af brugerne, at de har en vis kemisk viden. Det er aldrig forkert at bruge et mere systematisk navn for tydelighedens skyld. Og man kan blive klogere på kemien. Hvis man kun kender aluminium(III)-forbindelser, vil man finde det nærmest uprofessionelt at bruge et navn som aluminium(III)chlorid frem for bare aluminiumchlorid. Når så man finder ud af, at der faktisk også findes beskrevet en forbindelse med formlen AlCl, kan man få brug for at skelne.
Og IUPAC har ikke fundet et sikkert ståsted mht. ‘bis’, ‘tris’ osv. og/eller mere eller mindre udstrakt brugt af parenteser.
Forskellen på navnene ovenfor og typiske organisk-kemiske navne er, at sidstnævnte specificerer ikke bare en bestemt grundstofsammensætning, men en bestemt molekylstruktur, for eksempel 1,2-dichlorethan, ClCH2CH2Cl. For uorganiske forbindelser med specificeret molekylær struktur kan man også ofte bruge navne bygget på stamhydrider med angivelse af substituenter, for eksempel 1,2-dichlordiphosphan, ClPHPHCl, og det vil vi se nærmere på i en senere artikel. Men for salte, der ikke har en afgrænset molekylær struktur, som de fleste af eksemplerne ovenfor, er der ikke nogen parallel til de strukturbaserede organiske navne. Til gengæld er der altså en del muligheder at vælge imellem mht. den præcise opbygning af de støkiometriske navne. De fleste kemikere vil nok have sig frabedt, at man dikterer, at kun ét bestemt af disse navne må bruges for hver forbindelse, og derfor får man formentlig aldrig et system med kun ét navn for hver uorganisk forbindelse. Vi håber ikke, dette er for stor en skuffelse for læserne!
Det meste af ovenstående diskussion kan også udledes af en 4-siders vejledning i uorganisk-kemisk nomenklatur på DKN-siden [8]. Den er en oversættelse af en IUPAC-Brief Guide.

Efterskrift: hvad er der galt med ‘kultveilte’?
Dette navn er et sejlivet levn fra en svunden tid (i 1800-tallet) med en anden kemisk nomenklatur. Den igangværende klimadebat synes at hjælpe ‘carbondioxid’ godt på vej til at blive det mest almindelige navn for CO2. Men det er interessant at bemærke, at mens navnet med ‘tve’ synes at være et støkiometrisk navn, som udtrykker: kul plus to gange ilt, så er det det ikke! Det hedengangne system anvendte ‘tve’ i betydningen ‘højere oxidationstrin’. Det fremgår tydeligt af, at eksempelvis Fe2O3 hed ‘jerntveilte’ og FeO hed ‘jernforilte’, mens ‘kobbertveilte’ var CuO og ‘kobberforilte’ var Cu2O; ‘guldtvechlor’ var AuCl3, mens ‘platintvechlor’ var PtCl4. Vores to venner fra før var ‘manganoverilte’ og ‘baryumoverilte’, hvor navnene altså ikke afslørede den subtile forskel på de to forbindelser.
Denne forvirring gjorde, at Kemisk Forenings daværende nomenklaturudvalg allerede i 1906 anbefalede, at man droppede disse navnetyper. Det er så næsten lykkedes, her et godt århundrede senere!
Eneste andet ‘tve’-relikt, som vi møder i dagligdagen, er vist ‘tvekulsurt natron’, et navn for natriumhydrogencarbonat, som vi overlader det til læseren at fundere over.

Ture Damhus er formand for Kemisk Forenings Nomenklaturudvalg og medlem af IUPAC’s Division VIII.