무기화학의 IUPAC 명명법

3. 이온 화합물 명명법

이온 화합물은 양전하를 띤 양이온과 음전하를 띤 음이온으로 구성된다. 화합물을 명명할 때는 일반적으로 양이온의 이름을 먼저 쓰고 음이온의 이름을 나중에 쓴다.^[2] 예를 들어, 염화 나트륨(NaCl)은 나트륨 양이온(Na⁺)과 염화 이온(Cl⁻)으로 이루어진 화합물이다. 마찬가지로 플루오린화 칼슘(CaF₂)은 칼슘 양이온(Ca²⁺)과 플루오린화 이온(F⁻) 두 개로 구성된다.^[2]

양이온의 이름은 보통 해당하는 원소의 이름을 그대로 사용한다.^[2] 반면, 단원자 음이온의 경우, 원소 이름 뒤에 '''-화(化物)''' 접미사(영어로는 ''-ide'')를 붙여 명명한다.^[1] 예를 들어, H⁻는 수소화물(hydride)이라고 부른다.^[1]

하나 이상의 산화수(전하)를 가질 수 있는 금속 원소(주로 전이 금속)의 경우, 이름이 모호해지는 것을 막기 위해 금속 이름 바로 뒤에 괄호 안에 로마 숫자로 산화수를 표기한다.^[3] 예를 들어, 구리(Cu)는 +1 또는 +2의 산화수를 가질 수 있는데, Cu⁺를 포함하는 화합물은 '구리(I)'으로, Cu²⁺를 포함하는 화합물은 '구리(II)'로 명명한다.^[3] FeO는 '산화 철(II)'이고, Fe₂O₃는 '산화 철(III)'이다. 로마 숫자는 해당 금속 이온의 산화수를 나타낸다.

여러 원자가 결합하여 하나의 이온처럼 작용하는 다원자 이온도 존재한다. 예를 들어, 탄산 칼슘(CaCO₃)은 칼슘 양이온(Ca²⁺)과 다원자 이온인 탄산 이온(CO₃^2-)으로 이루어진다. 특히 산소를 포함하는 다원자 음이온인 옥시아니온은 결합된 산소 원자의 수에 따라 ''-산 이온(-ate)'' 또는 ''-아산 이온(-ite)''과 같은 접미사를 사용하여 구분한다. 예를 들어, 질산염(NO₃⁻)과 아질산염(NO₂⁻)이 있다.

과거에는 금속 이온의 산화수를 나타내기 위해 라틴어 이름 어근에 ''-ous'' 또는 ''-ic''와 같은 접미사를 사용하거나,^[3] 수소 이온의 존재를 나타내는 ''bi-'' 접두사를 사용하는 등의 명명법이 있었으나, 현재 국제 순수·응용 화학 연합(IUPAC) 명명법에서는 잘 사용되지 않는다.^[3]

자세한 이온 목록은 다원자 이온 문서를 참고할 수 있다.

3. 1. 단원자 이온

• 예시:
• * H⁻: 수소화물(hydride)
• * Cl⁻: 염화물(chloride)
• * S²⁻: 황화물(sulfide)
• * P³⁻: 인화물(phosphide)

• 예시:
• * Na⁺: 나트륨 이온
• * Ca²⁺: 칼슘 이온

• 예시:
• * Cu⁺: 구리(I) 이온
• * Cu²⁺: 구리(II) 이온
• * FeO의 철 이온: 철(II) (Fe²⁺)
• * Fe₂O₃의 철 이온: 철(III) (Fe³⁺)

3. 2. 다원자 이온

• 기준이 되는 옥시아니온은 이름 끝에 ''-산 이온(-ate)''을 붙인다. (예: 질산 이온 NO₃⁻, 황산 이온 SO₄^2-, 염소산 이온 ClO₃⁻)
• 기준보다 산소 원자가 하나 적으면 이름 끝에 ''-아(亞)산 이온(-ite)''을 붙인다. (예: 아질산 이온 NO₂⁻, 아황산 이온 SO₃^2-, 아염소산 이온 ClO₂⁻)
• 같은 원소로 이루어진 옥시아니온이 4종류일 경우, ''-아산 이온''보다 산소가 하나 더 적으면 접두사 ''하이포-(hypo-)''를 붙여 ''하이포아산 이온(hypo- -ite)''이라 한다. (예: 차아염소산 이온 ClO⁻)
• ''-산 이온''보다 산소가 하나 더 많으면 접두사 ''퍼-(per-)''를 붙여 ''과산 이온(per- -ate)''이라 한다. (예: 과염소산 이온 ClO₄⁻)

• 차아염소산(HOCl) → 차아염소산 이온(ClO⁻)
• 아염소산(HOClO) → 아염소산 이온(ClO₂⁻)
• 염소산(HOClO₂) → 염소산 이온(ClO₃⁻)
• 과염소산(HOClO₃) → 과염소산 이온(ClO₄⁻)

이 오래된 명명법은 현재는 부분적으로만 사용된다. 예를 들어, 현대 문헌에서는 '염화 제이철'과 같은 표현 대신 로마 숫자를 사용하여 산화수를 명확히 밝히는 '염화 철(III)' 같은 이름을 선호한다. 하지만 '과망간산 칼륨'(KMnO₄)이나 '황산'(H₂SO₄)과 같이 널리 알려진 화합물의 이름에는 여전히 과거의 명명법이 관용적으로 사용되고 있다.

한편, 과거에 단일 수소 이온의 존재를 나타내기 위해 사용되었던 접두사 ''바이-(bi-)''는 현재 사용되지 않는다. 예를 들어, 탄산수소 나트륨(NaHCO₃)은 과거 '중탄산 나트륨'으로 불리기도 했으나, 현대적인 명명법에서는 수소 원자를 명시하여 '탄산수소 나트륨'으로 부른다. 여기서 탄산수소 이온(HCO₃^-) 역시 다원자 이온의 한 예이다.

3. 3. 전이 금속 화합물

4. 분자 화합물 명명법

무기 분자 화합물은 각 원소 앞에 원자의 개수를 나타내는 그리스어 접두사를 붙여 명명한다. 전기 음성도가 더 큰 원소를 뒤에 쓰며, 이름 끝에는 '-화(-ide)' 접미사를 붙인다. 예를 들어, H₂O는 흔히 물이라고 불리지만, 명명법에 따라서는 '일산화 이수소'라고 할 수 있다. 유기 분자는 이 규칙을 따르지 않고 별도의 유기화학 명명법을 사용한다.

원자의 개수를 나타내는 접두사는 다음과 같다.

다만, 첫 번째 원소의 개수가 하나일 경우에는 '일(mono)-' 접두사를 보통 생략한다. 예를 들어, SO₂는 '일황 이산화물'이 아니라 '이산화 황'으로 명명한다.

또한, 접두사의 마지막 모음('a' 또는 'o')이 뒤따르는 원소 이름의 시작 모음과 충돌하는 경우, 발음을 용이하게 하기 위해 접두사의 마지막 모음을 생략하기도 한다. 예를 들어, CO는 '모노옥사이드'가 아닌 '일산화 탄소'이다.

5. 수화물 명명법

수화물(Hydrate)은 물 분자를 특정 비율로 포함하고 있는 이온 화합물을 말한다. 수화물의 이름을 붙일 때는, 해당 이온 화합물의 이름 뒤에 결합된 물 분자의 수를 나타내는 그리스어 숫자 접두사를 붙이고 마지막에 '-수화물'이라고 명명한다.

이때 사용되는 숫자 접두사는 IUPAC 숫자 배수어 규칙을 따르며, 주로 사용되는 접두사는 다음과 같다.

• 1: 모노- (mono-)
• 2: 다이- (di-)
• 3: 트라이- (tri-)
• 4: 테트라- (tetra-)
• 5: 펜타- (penta-)
• 6: 헥사- (hexa-)
• 7: 헵타- (hepta-)
• 8: 옥타- (octa-)
• 9: 노나- (nona-)
• 10: 데카- (deca-)

6. 예외 및 관용명

화합물에는 체계적인 IUPAC 이름 외에도 널리 사용되는 관용명(일반 이름)이 존재한다. 예를 들어, "카페인"과 "3,7-다이하이드로-1,3,7-트라이메틸-1H-퓨린-2,6-다이온"은 같은 화학 물질을 가리킨다. 체계적인 이름은 분자의 구조와 조성을 명확하게 설명하여 정밀성이 요구될 때 유용하지만, 너무 길고 복잡할 수 있다. 따라서 간결함을 위해 전문가들도 "카페인"처럼 잘 알려진 화합물에는 관용명을 더 자주 사용한다. 대표적인 예로 H₂O는 다른 화학명이 존재하지만, 보통 단순히 "물"이라고 부른다.

과거에 사용되던 명명법 중 일부는 현재 관용명으로 남아있다. 예를 들어, 전이 금속 양이온의 산화수를 나타낼 때, 라틴 이름 어근에 낮은 산화수는 ''-ous'', 높은 산화수는 ''-ic''를 붙여 구분했다(예: Cu⁺는 아산동, Cu²⁺는 산동). 또한, 옥시아니온(산소를 포함하는 다원자 음이온)의 산소 원자 수에 따라 ''hypo-'' (더 적음), ''-ite'' (적음), ''-ate'' (많음), ''per-'' (더 많음) 등의 접두사와 접미사를 사용했다. 염소의 옥시산인 차아염소산(HOCl), 아염소산(HOClO), 염소산(HOClO₂), 과염소산(HOClO₃)과 그 짝염기인 차아염소산염, 아염소산염, 염소산염, 과염소산염 이온 등이 그 예시다. 현대 IUPAC 명명법에서는 로마 숫자를 사용하여 산화수를 명확히 표기하지만(예: 염화 철(II), 염화 철(III)), 현대 문헌에는 "염화 철(III)" 대신 "염화 제2철"이라는 언급은 거의 없지만, "과망간산 칼륨"(대신 "망간산 칼륨(VII)") 및 "황산"과 같은 이름은 관용명으로 굳어져 여전히 널리 쓰이고 있다.

명명 규칙 자체에 대한 예외나 특수한 경우도 존재한다. 때로는 접두사가 첫 번째 원자에서 생략된다. I₂O₅는 규칙에 따르면 '오산화 이요오드'가 되어야 하지만, 관용적으로 '오산화 요오드'라고 부른다. N₂O₃는 '삼산화 이질소'라는 체계적 이름 외에 '세스키산화 질소'(sesqui-는 1.5배를 의미)라고 불리기도 한다.

때로는 화합물의 실제 구조와 관용명이 일치하지 않기도 한다. 인의 주요 산화물은 흔히 '오산화 인'이라고 불리고 화학식도 P₂O₅로 표기하는 경우가 많다. 이는 과거 분자 구조를 잘못 추정했기 때문이며, 실제 분자는 P₄O₁₀ 구조를 가진다는 것이 밝혀졌지만, '데카산화 사린'이라는 체계적인 이름은 일반적으로 사용되지 않는다.

화학식을 쓸 때, 전기음성도 순서 규칙(일반적으로 전기음성도가 낮은 원소를 먼저 표기)을 따르지 않는 관행이 있다. 예를 들어, 암모니아는 질소(N)가 수소(H)보다 전기음성도가 높지만 NH₃로 표기하며, 메테인 역시 탄소(C)가 수소(H)보다 전기음성도가 높음에도 CH₄로 표기하는 것이 일반적이다. 이는 힐 시스템과 같은 다른 표기 규칙과는 차이가 있다.

참조

_[1] 웹사이트 Nomenclature of Inorganic Chemistry IUPAC Recommendations 2005 http://old.iupac.org[...]
_[2] 서적 Nomenclature of Inorganic Chemistry https://old.iupac.or[...] RSC–IUPAC 2005
_[3] 웹사이트 Nomenclature of Inorganic Chemistry IUPAC Recommendations 2005 http://old.iupac.org[...]