Názvosloví kyselin

Kyselina je látka, která ve vodném roztoku odštěpuje vodíkový kationt `\ce{H+}`. Její název tvoří podstatné jméno kyselina a přídavné jméno v ženském rodě. U bezkyslíkatých kyselin (`\ce{HCl}`, `\ce{H2S}`) končí přídavné jméno na -vodíková: kyselina chlorovodíková. U kyslíkatých kyselin (vodík, kyslík a třetí prvek) říká koncovka oxidační číslo toho třetího prvku: -ná I, -itá III, -ičitá IV, -ičná (-ečná) V, -ová VI, -istá VII. Kyselina sírová má síru s oxidačním číslem VI a vzorec `\ce{H2SO4}`, protože součet oxidačních čísel musí dát nulu:

`\begin{gathered} \mathrm{H}^{\mathrm{I}}_{2}\,\mathrm{S}^{\mathrm{VI}}\,\mathrm{O}^{-\mathrm{II}}_{4} \\[4pt] 2\cdot(+1)+6+4\cdot(-2)=0 \end{gathered}`

Vodík má v kyselinách vždy oxidační číslo I a kyslík −II. Stačí tedy znát koncovky a z nich se oběma směry, z názvu na vzorec i ze vzorce na název, dopočítá všechno ostatní. Pro většinu kyslíkatých kyselin existuje i zkratka: liché oxidační číslo znamená jeden vodík, sudé dva vodíky.

Bezkyslíkaté kyseliny

Bezkyslíkaté kyseliny jsou vodné roztoky sloučenin vodíku, ve kterých není kyslík, nejčastěji s halogeny (fluor, chlor, brom, jod) nebo se sírou. Název se tvoří z názvu té sloučeniny přidáním koncovky -ová: chlorovodík `\ce{HCl}` rozpuštěný ve vodě je kyselina chlorovodíková. Oxidační čísla se tu nepočítají, vzorec je stejný jako vzorec plynu, ze kterého kyselina vznikla.

Počet vodíků se řídí oxidačním číslem druhého prvku: halogeny mají −I, a proto jeden vodík, síra má −II, a proto dva. Kyselina kyanovodíková má sice tři prvky, ale kyslík v ní není, takže patří sem. Kyselině chlorovodíkové se v obchodě a v laboratoři říká také kyselina solná.

Pozor na záměnu: kyselina sirovodíková `\ce{H2S}` a kyselina sírová `\ce{H2SO4}` jsou úplně jiné látky. Stejně tak chlorovodíková `\ce{HCl}` a chlorná `\ce{HClO}`. Slabika „vodík“ v názvu znamená, že v kyselině kyslík není.

Koncovky kyslíkatých kyselin: tabulka

Kyslíkatá kyselina obsahuje vodík, kyslík a jeden další prvek, kterému se říká centrální atom. Přídavné jméno v názvu je odvozené od tohoto prvku a jeho koncovka určuje oxidační číslo. Jsou to tytéž koncovky jako u oxidů, jen v ženském rodě, protože se shodují se slovem kyselina: oxid sírový, ale kyselina sírová. Poslední sloupec je obecný vzorec, X je centrální atom.

Celá řada koncovek se učí jako básnička ný, natý, itý, ičitý, ičný, ový, istý, ičelý pro oxidační čísla I až VIII. Kyseliny s oxidačním číslem II (-natá) a VIII (-ičelá) ale ve škole nepotkáte, proto v tabulce chybí. Koncovka -ečná se píše u fosforu a chloru (kyselina fosforečná, chlorečná), ostatní prvky mají -ičná (dusičná, bromičná, jodičná). Oxidační číslo je v obou případech V. Tabulka koncovek pro všechny druhy sloučenin je i na stránce koncovky oxidačních čísel.

Všimněte si, jak se vzorce střídají. Při lichém oxidačním čísle (I, III, V, VII) má kyselina jeden vodík, při sudém (IV, VI) dva vodíky. Kyslíků je pak právě tolik, aby jejich −2 vyrovnala všechna kladná čísla. To je celé pravidlo, podle kterého se vzorce počítají.

Jak napsat vzorec kyseliny z názvu

1. Značky. Napíšeme vodík, centrální atom a kyslík, v tomto pořadí: `\ce{HXO}`. Prvek poznáme z přídavného jména (sírová je síra, dusičná dusík, uhličitá uhlík).
2. Oxidační čísla. Vodík I, kyslík −II, centrální atom podle koncovky.
3. Vodíky. Je-li oxidační číslo centrálního atomu liché, stačí jeden vodík. Je-li sudé, dáme dva. Součet kladných oxidačních čísel pak vyjde vždy sudý.
4. Kyslíky. Součet kladných čísel vydělíme dvěma. Tolik kyslíků s −II je potřeba, aby byl celkový součet nula.

Obrázek ukazuje, co se v kroku 3 a 4 děje. Kladná oxidační čísla nahoře musí být stejně „dlouhá“ jako záporná dole a kyslík přidává vždy po dvou:

Příklad 1: kyselina sírová

Koncovka -ová znamená oxidační číslo VI. Píšeme `\mathrm{H}^{\mathrm{I}}\,\mathrm{S}^{\mathrm{VI}}\,\mathrm{O}^{-\mathrm{II}}`.

S jedním vodíkem by kladných čísel bylo `1+6=7`, a to je liché. Kyslík ubírá po dvou, takže by muselo být tři a půl atomu. Proto dáme dva vodíky: `2\cdot 1+6=8`. Kyslíků je `8:2=4`.

`\ce{H2SO4}`

Kontrola: `2\cdot(+1)+6+4\cdot(-2)=2+6-8=0`.

Příklad 2: kyselina chlorečná

Koncovka -ečná je oxidační číslo V, liché, takže stačí jeden vodík. Kladných čísel je `1+5=6` a kyslíků `6:2=3`.

`\ce{HClO3}`

Kontrola: `1+5+3\cdot(-2)=0`. Stejně vychází celá chlorová řada: kyselina chlorná `\ce{HClO}` (I), chloritá `\ce{HClO2}` (III), chlorečná `\ce{HClO3}` (V) a chloristá `\ce{HClO4}` (VII). Každá další má o jeden kyslík víc.

Příklad 3: kyselina tellurová

Tellur má značku Te. Koncovka -ová je VI, sudé číslo, takže dva vodíky: `2+6=8`, kyslíků `8:2=4`. Vzorec je `\ce{H2TeO4}`, stejného tvaru jako kyselina sírová. Tellur je ve stejné skupině periodické tabulky jako síra a selen, a proto kyselina tellurová, selenová a sírová vypadají stejně.

Vzorec běžných kyselin z názvu ověříte v kalkulačce kyselina z názvu na vzorec. Kdo si chce postup zautomatizovat, najde náhodné názvy i vzorce v procvičování názvosloví kyselin.

Jak určit název kyseliny ze vzorce

Postup je opačný: oxidační číslo centrálního atomu dopočítáme ze součtu a podle něj vybereme koncovku. Protože kyslíky dávají dohromady `-2\cdot(\text{počet O})` a vodíky `+1\cdot(\text{počet H})`, platí pro kyselinu s jedním centrálním atomem:

`\text{oxidační číslo} = 2\cdot(\text{počet O}) - (\text{počet H})`

Příklad 4: HMnO₄

Kyslíků je 4, jejich oxidační čísla dají `4\cdot(-2)=-8`. Vodík a mangan musí dát dohromady +8, vodík má 1, na mangan zbývá `8-1=7`. Oxidační číslo VII má koncovku -istá: kyselina manganistá. Její draselnou sůl `\ce{KMnO4}` znáte jako hypermangan.

Příklad 5: H₂CrO₄

Kyslíky dají `-8`, dva vodíky `+2`, na chrom zbývá `8-2=6`. Oxidační číslo VI, koncovka -ová: kyselina chromová.

Příklad 6: HNO₂

Kyslíky dají `-4`, vodík +1, na dusík zbývá `4-1=3`. To je -itá: kyselina dusitá. Pro srovnání `\ce{HNO3}` má dusík `6-1=5` a je to kyselina dusičná. Jeden kyslík navíc zvýší oxidační číslo o dvě.

Kontrola celého výsledku je jednoduchá: z nalezeného názvu napište vzorec postupem z předchozí části a musí vyjít vzorec, ze kterého jste vycházeli. Název ze vzorce umí i kalkulačka vzorec kyseliny na název a oxidační číslo v libovolném vzorci dopočítá kalkulačka oxidačních čísel.

Kyselina z oxidu a vody

Většina kyslíkatých kyselin vzniká reakcí oxidu nekovu s vodou. Centrální atom si přitom ponechá své oxidační číslo, a proto oxid sírový dává kyselinu sírovou a oxid uhličitý kyselinu uhličitou. To je druhý způsob, jak najít vzorec: sečíst atomy oxidu a vody.

`\begin{gathered} \ce{SO3 + H2O -> H2SO4} \\[6pt] \ce{CO2 + H2O -> H2CO3} \\[6pt] \ce{N2O5 + H2O -> 2HNO3} \end{gathered}`

U oxidu s lichým oxidačním číslem (`\ce{N2O5}`, `\ce{Cl2O7}`) jsou v oxidu dva atomy centrálního prvku, a vzniknou proto dvě molekuly kyseliny: `\ce{N2O5 + H2O}` dá `\ce{H2N2O6}`, tedy dvakrát `\ce{HNO3}`. Oxidy a jejich názvy vysvětluje článek Názvosloví oxidů.

Takhle vznikají i kyselé deště: oxid siřičitý z hoření uhlí a oxidy dusíku z motorů reagují ve vzduchu s vodou a vzniká kyselina siřičitá, sírová, dusitá a dusičná.

Kyseliny s více vodíky: fosforečná, boritá a hydrogen-

Pravidlo „liché číslo jeden vodík, sudé dva“ platí pro většinu kyselin, ale ne pro všechny. Některé prvky tvoří kyselinu s více vodíky a kyslíky, a ta je dokonce ta běžná. Nejdůležitější je kyselina fosforečná: podle pravidla by měla vzorec `\ce{HPO3}`, ve skutečnosti se jako kyselina fosforečná používá `\ce{H3PO4}`. Oxidační číslo fosforu je v obou V: `2\cdot 4-3=5`. Podobně kyselina boritá je `\ce{H3BO3}` (bor III).

Když je potřeba odlišit tvary s různým počtem vodíků, přidá se před přídavné jméno číslovková předpona a slovo hydrogen:

Počet kyslíků se ze známého počtu vodíků dopočítá stejně jako dřív: u `\ce{H4SiO4}` je `4+4=8` a kyslíků `8:2=4`. Všechny tvary jedné kyseliny vypíše kalkulačka hydrogenkyselin, podrobněji se jim věnuje článek Názvosloví kyselin 2.

Dva atomy centrálního prvku v jedné molekule mají izopolykyseliny s předponou di-. Kyselina dichromová má chrom VI dvakrát, kladných čísel je `2+2\cdot 6=14` a kyslíků 7: `\ce{H2Cr2O7}`. Kyselina disírová je stejně tak `\ce{H2S2O7}`. Ze vzorce se oxidační číslo spočítá stejným vzorcem jako výše, jen se výsledek vydělí počtem centrálních atomů: `(2\cdot 7-2):2=6`. A když je v kyselině místo kyslíku síra, jde o thiokyseliny.

Přehled nejběžnějších kyselin

Tyto kyseliny se na základní a střední škole objevují nejčastěji. Ve třetím sloupci je název aniontu, který zbude po odtržení všech vodíků; podle něj se jmenují soli (chlorid sodný, síran měďnatý, dusičnan draselný).

Mezi silné kyseliny, které se ve vodě prakticky úplně rozštěpí na ionty, patří chlorovodíková, bromovodíková, jodovodíková, dusičná, sírová a chloristá. Uhličitá, sirovodíková, fluorovodíková, boritá nebo kyanovodíková jsou slabé. Jaké pH má roztok silné kyseliny o dané koncentraci, spočítá kalkulačka pH kyselin a zásad.

Časté chyby

• Mužský rod. „Kyselina sírový“ nebo „kyselina dusičný“ je chyba, přídavné jméno se shoduje se slovem kyselina: sírová, dusičná.
• Jeden vodík u sudého čísla. Vzorec `\ce{HSO4}` pro kyselinu sírovou by znamenal `1+6=7` kladných a 8 záporných, součet −1. To je vzorec hydrogensíranového aniontu, ne kyseliny. Kdo dostane „půl kyslíku“, zapomněl na druhý vodík.
• -itá a -ičitá. Liší se o jedno oxidační číslo: dusitá je III (`\ce{HNO2}`), uhličitá IV (`\ce{H2CO3}`). Stejně -ičná (V) a -ičitá (IV): dusičná `\ce{HNO3}`, siřičitá `\ce{H2SO3}`.
• Záměna kyselin s „vodík“ v názvu. Sirovodíková `\ce{H2S}` nemá kyslík, sírová `\ce{H2SO4}` ano. Chlorovodíková `\ce{HCl}` a chlorná `\ce{HClO}` totéž.
• Špatná značka. Tellur je Te, thallium Tl; kyselina tellurová je `\ce{H2TeO4}`. Když si nejste jistí značkou, podívejte se do periodické tabulky.
• Kyslík počítaný za jedničku. V `\ce{H2SO4}` je oxidační číslo síry `2\cdot 4-2=6`, ne `4-2=2`. Každý kyslík počítejte za dva.

Příklady k procvičení

Kam dál

Náhodné kyseliny oběma směry s okamžitou kontrolou jsou v procvičování názvosloví kyselin, samotné koncovky v procvičování koncovek a anionty kyselin v procvičování kationtů a aniontů. Výsledky u běžných kyselin ověříte v kalkulačkách kyselina z názvu na vzorec a ze vzorce na název. Oxidy, hydroxidy, soli a další skupiny jsou pohromadě v kalkulačkách chemického názvosloví.

Na kyseliny navazují články Názvosloví solí, Názvosloví kyselin 2 (hydrogenkyseliny) a Thiokyseliny. Před kyselinami se hodí mít v malíčku Názvosloví oxidů.