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化学英语基础:元素周期表与基本化合物命名

来源:企鹅电竞官网    发布时间:2024-02-15 11:48:27

  本文涉及的内容在高等院校化学专业有专门的 《化学专业英语》课程,因此本文主要面向从高中毕业或更早就要前往英语国家学习化学的人或者非化学专业的爱好者。

  元素周期表(periodic table of elements),简称周期表(periodic table)。整个周期表根据元素价电子层排布方式被分为了五个大块的区(block):s区(s-block)、f区(f-Block)、d区(d-block)、ds区(ds-block)、p区(p-block)。除了这些区,元素周期表还被人们划分为了更基本的“周期”与“族”。

  原子(atom)是化学变化中的最小粒子(particle)。一个原子由中子(neutron)、质子(proton)以及电子(electron)组成。中子与质子都属于核子(nucleon),能够组成原子核(atomic nucleus),简称“核(nucleus)”;注意别混淆nucleon与nucleus这两个单词的含义。当原子通过得到或失去额外电子时能够带电,这种粒子被称作离子(ion)。,分为带正电的阳离子(cation)与带负电的阴离子(anion)。两个或以上的原子能够最终靠化学键组成分子(molecule)。

  拥有特定中子数与质子数的一类原子可以被称作一种核素(nuclide / nucleide)。有些元素的拥有不止一种核素,同种元素(拥有相同质子数)的不同核素被称作彼此的同位素(isotope),如果有放射性则被称作放射性同位素(radioisotope)。

  周期表上,一个元素的基础信息大多数都会被标注在元素的符号(symbol / chemical symbol)周围。

  化学里的元素(element)基本能分成金属(metal)与非金属(nonmetal)两类,金属元素中又有一系列特别的过渡金属(transition metals)。周期表上金属与非金属交界处又有着一系列具有特殊性质的元素,被称为准金属(metalloid)或半金属(semimetal)。

  周期表上的一个横行为一个周期,从上往下数,用阿拉伯数字表示,从1开始。例如第一行是“第一周期(period 1)”,第六行是“第六周期(period 6)”。

  元素周期表上的竖列被称为族。最新的有关标准规定元素周期表从左至右一竖列为一族,用阿拉伯数字指代,例如第4族(group 4)、第16族(group 16)。有必要注意一下的是第18族元素在国内也被广泛按照旧标准称为0族元素。

  在1988年国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)颁布上述标准之前,人们曾将周期表上的族划分为了主族与副族。迄今为止,“主族与副族”的标准任旧存在于许多课本以及参考资料中,因此在这样两种标准并存的情况下解一下他们之间的区别与联系也是很有必要的。

  “主族(main group / group A)”指周期表上从左往右数的第1~2,13~18竖列的元素(或s区+p区元素),一列为一族。主族元素用罗马数字加大/小写的字母“A”来表示,例如新标准的第2族在主副族标准中是“IIA族(group IIA) ”。

  “副族(group B)”指周期表上从左往右数的3~12竖列元素(或f区+d区+ds区元素),除“VIII族”一共有三列元素外一列为一族。副族元素用罗马数字加大/小写的字母“B”来表示,例如新标准的第5族在主副族标准中是“VB族(group VB)”。

  许多元素在化学上有着相似的性质,因此人们便经常将他们规划到同一个特殊的组(collective)中并赋予其一个相应的组名。

  由于同一族的元素通常有着相似的化学性质,因此许多元素既是一组的同时也是一族。

  是由单种成分组成的物质,拥有固定的化学式。纯净物可大致分为由单种元素组成的

  是由多种成分(也即多种纯净物)组成的物质,也因此没有固定的化学式。混合物可根据混合的均匀程度分为

  。而此处能见到两个英语构词法中常用的两个构词前缀:“同质的/相同的,homo-”与“异质的/相异的,hetero-”。这些词缀在不相同的领域代表的具体含义有所不同。

  关于单质必须要格外注意的是,”元素“与“单质”的英文都是“element”,因此就需要根据语境来判断该英语单词的含义。有时为去歧义,“单质”的英文也会被写成“free element”或“pure element”或“elementary substance”来与“元素”区分。

  特定单质的英文名称同理,例如“氢元素”与“氢气/氢单质”的英文名称都是“hydrogen”,但可以用“hydrogen gas”、“pure hydrogen”来特指“氢气/氢单质”;“铁元素”与“铁单质”的英文名称都是“iron”,但可以用“pure iron”来特指“铁单质”。

  化合物的化学式是根据元素的化合价[1]决定的,一般正价元素在前,副价元素在后。对共价化合物来说,也即金属性较强(more metallic)的元素在前,金属性较弱(less metallic)的元素在后。

  共价化合物指原子以共价键(covalent bond)结合在一起的化合物。

  在中文里,无机化合物名称的读写法是按照化学式从后往前读写,例如CO2读写作“二氧化碳”。但英语里化合物的名称是从前往后读写的,例如CO2读写为“carbon dioxide”,先读写碳,再读写氧。

  将写在后面的元素的词尾该为“-ide”。例如,二氧化碳中的氧应该写成“dioxide”而非“dioxygen”。这些后缀变为-ide的元素名还有着“x化物”的意思。例如“chlorides”有“氯化物”的意思,“nitrides”有“氮化物”的意思。

  例如一个化合物中有五个氢原子,那么氢在这个化合物中的名字就是“pentahydrogen”;如果一个化合物中有三个碳原子,那么碳在这个化合物中的名字就是“tricarbon”。

  但需要注意的是如果写在前面的元素只有一个原子,那么就不需要加“mono-”的前缀了,例如NO2中碳只有一个原子,其正式名称是“二氧化氮 - nitrogen dioxide”而非“二氧化一氮 - mononitrogen dioxide”。

  如果前缀以“o-”或“a-”结尾而元素名称的首字母是原音时,前缀的尾字母通常会被去掉。例如:“Monooxide”应该写成“Monoxide”;“tetraoxide”应该写成“tetroxide”。

  最后,当两种元素只有一种化合物时,人们经常会省略掉数字前缀。例如硫化氢(H2S)的英文名称比起“dihydrogen monosulfide”更常被写作“hydrogen sulfide”。

  化合物名称 = {数量前缀 + 金属性强的元素} {数量前缀 + 金属性弱的元素 + -ide}

  金属-非金属共价化合物的命名比非金属-非金属共价化合物的命名简单许多。在命名时金属元素不需要做改动,非金属元素进行与非金属-非金属共价化合物中一样的变形。

  非金属元素一般是带负电的阴离子(anion),金属元素一般是带正电的阳离子(cation):

  例如“氯离子”的英文为“chloride”,“氢负离子”的英文为“hydride”。

  例如“钠离子”的英文仍为“sodium”,“氢离子”的英文仍是“hydrogen”。

  例如“铁离子”的英文为“iron (III)”,“亚铁离子”的英文为“iron (II)”。除了用罗马数字表示价态的写法外,有些变价金属也被给予了专门的拉丁名。这些变价金属拉丁名使用专门的后缀来表示其价态:较高价态加“-ic”后缀,较低价态加“-ous”后缀。

  而由两个原子共同构成的原子团离子也被称为“双原子离子(diatomic ion)”。

  对于化学基础来说一般只必须了解到或记住常见的根离子即可。含氧酸根的命名规律将会在下文2.5.3 含氧酸部分讨论。

  PCl5,五氯化磷的英文名称为“phosphorous pentachloride”,注意由于磷只有一个离子因此没有加“mono-”的前缀;

  (NH4)2SO4,硫酸铵的英文名称为“ammonium sulphate”,注意由于氨根不是单原子离子因此不需要用数量前缀。

  碱的命名与其他金属阳离子的离子化合物无异,只不过碱的阴离子都是氢氧根(hydroxide)。

  氢酸(hydrogen + acid = hydracid),或称无氧酸指由氢元素H和另一非金属元素或酸根X构成的不含有氧元素的酸HX。

  需要注意的是无氧酸的另一个名称英文名“binary acid”并不是指单个酸分子能够电离产生两个氢离子的“二元酸”。“二元酸”真正对应的英语名称是“Diprotic Acid”,即“双质子酸”。

  这种命名方法实际上的意思就是在氢酸的HX化合物名称前加一个代表水溶液的形容词“aqueous”。

  在面对同一种化合物的不同命名方式时不一定需要全部记下来,但是推荐要能做到看到同一物质的不同名称时不会感到陌生。

  含氧酸(oxyacid / oxoacid)指由氢元素与含氧酸根组成的酸。含氧酸的命名方式与酸根离子的命名方式联系紧密。

  假设含氧酸根XO(未注原子数)由氧元素与变价非金属元素X组成,则含氧酸根的命名为:

  如果酸根的含氧原子数量只有两个量级,则使用“较多”与“较少”两个相对数量对应的后缀。例如:

  含氧酸的命名即是将相应含氧酸根的名称后缀由“-ite”修改为“-ous”或由“-ate”修改为“-ic”后加上“acid”:

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