Nomenklatura kemijskih spojin: zbirka imen, vrst in razvrstitev

Študij tako zanimivega predmeta, kot je kemija, je treba začeti z osnovami, in sicer z razvrstitvijo in nomenklaturo kemijskih spojin. To vam bo pomagalo, da se ne boste izgubili v tako zapleteni znanosti in da boste vse novo znanje postavili na svoje mesto.

Na kratko

Nomenklatura kemijskih spojin je sistem, ki vključuje vsa imena kemijskih snovi, njihove skupine, razrede in pravila, po katerih se oblikujejo njihova imena. Ko je bila zasnovana?

Prva kemijska nomenklatura. spojin je leta 1787 zasnovala komisija francoskih kemikov, ki jo je vodil A. Л. Lavoisier. Do takrat so bile snovi poimenovane poljubno: po nekaterih lastnostih, po načinu pridobivanja, po imenu odkritelja itd. Vsaka snov ima lahko več imen, tj. sinonimov. Komisija je sklenila, da mora imeti vsaka snov le eno ime; ime spojine je lahko sestavljeno iz dveh besed, ki označujeta vrsto in rod spojine, in ne sme biti v nasprotju z jezikovnimi pravili. Ta nomenklatura kemijskih spojin je postala model za oblikovanje nomenklatur različnih narodnosti v začetku 19. stoletja, vključno z rusko. To bo obravnavano v nadaljevanju.

Vrste nomenklature kemijskih spojin

Zdi se, da je kemijo preprosto nemogoče razumeti. Če pa si ogledamo dve vrsti kemijske nomenklature. spojin, lahko vidite, da to ni tako zapleteno. Kakšna je razvrstitev? Obstajata dve vrsti nomenklature kemijskih spojin:

• anorganski;
• organsko .

Kaj so?

Enostavne snovi

Kemijska nomenklatura anorganskih spojin so formule in imena snovi. Kemijska formula je slika simbolov in črk, ki predstavljajo sestavo snovi po periodnem sistemu Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva. Ime je slika sestave snovi z uporabo določene besede ali skupine besed. Enačbe so sestavljene v skladu s pravili nomenklature kemijskih spojin, po istih pravilih pa je podan tudi zapis za.

Ime nekaterih elementov je sestavljeno iz latinskega korena teh imen. Na primer:

• C - ogljik, lat. carboneum, korenina "ogljikovi hidrati". Primeri spojin: CaC, kalcijev karbid; CaCO₃ - kalcijev karbonat.
• N - dušik, lat. nitrogenium, korenina "nitra". Primeri spojin: NaNO₃ - natrijev nitrat; Ca₃N₂ - kalcijev nitrid.
• H - vodik, lat. hydrogenium, koren "hidro". Primeri spojin: NaOH natrijev hidroksid; NaH natrijev hidrid.
• O - kisik, lat. oxygenium, koren "ox". Primeri spojin: CaO, kalcijev oksid; NaOH, natrijev hidroksid.
• Fe - železo, lat. ferrum, korenina "ferr". Primeri spojin: K₂FeO₄ - kalijev ferat itd.

Za opis števila atomov v spojini uporabite predpone. Tabela primerov temelji na organski in anorganski kemiji.

Organske snovi

Spojine v organski kemiji niso tako preproste kot v anorganski kemiji. Dejstvo je, da so načela kemijske nomenklature organskih spojin temeljila na treh vrstah nomenklatur hkrati. Na prvi pogled se zdijo presenetljivi in zmedeni. Vendar so zelo preproste. Tu so vrste nomenklature za kemijske spojine:

• zgodovinski ali nepomembni
• sistematično ali mednarodno;
• racionalno.

Danes je to uporabljajo poimenovanje organske spojine. Oglejmo si vsakega od njih in se prepričajmo, da nomenklatura glavnih razredov kemijskih spojin ni tako zapletena, kot se zdi.

Trivialno

To je prva nomenklatura, ki se je pojavila na začetku razvoja organske kemije, ko še ni bilo klasifikacije snovi ali teorije strukture njihovih spojin. Organske spojine so bile naključno poimenovane glede na njihov vir. Na primer jabolčna kislina, oksalna kislina. Tudi barva, vonj in kemične lastnosti so bili razlikovalni kriteriji, na podlagi katerih so bila imena dodeljena. Vendar je bil slednji primer redek, saj je bilo v tistem obdobju o organskem svetu znanega razmeroma malo. Vendar pa se mnoga imena te precej stare in ozke nomenklature pogosto uporabljajo še danes. Na primer: ocetna kislina, sečnina, indigo (vijolični kristali), toluen, alanin, maslena kislina in številne druge.

Racionalno

Ta nomenklatura se uporablja od pojava klasifikacije in enotne teorije strukture organskih spojin. Ima nacionalni značaj. Organske spojine so poimenovane po vrsti ali razredu, v katerega spadajo glede na svoje kemijske in fizikalne lastnosti (acetileni, ketoni, alkoholi, etileni, aldehidi itd.). Trenutno se takšna nomenklatura uporablja izključno v primerih, ko daje jasno in podrobnejšo sliko o zadevni spojini. Na primer: metilacetilen, dimetil keton, metil alkohol, metilamin, klorocetna kislina itd. Tako je iz imena takoj jasno, iz česa je organska spojina sestavljena, vendar natančnejše razporeditve substitucijskih skupin še ni mogoče določiti.

Mednarodni

Njeno polno ime je IUPAC (Mednarodna zveza za čisto in uporabno kemijo) sistematična mednarodna nomenklatura kemijskih spojin. Razvili in priporočili so jo na kongresih IUPAC leta 1957 in 1965. Pravila mednarodne nomenklature, objavljena leta 1979, so bila zbrana v Modri knjigi.

Osnova za sistematično nomenklaturo kemijskih spojin je sodobna teorija strukture in klasifikacije organskih snovi. Namen tega sistema je rešiti osnovni problem nomenklature: poimenovanje vseh organskih spojin mora vključevati pravilna imena substituentov (funkcij) in njihove hrbtenice - ogljikovodikovega skeleta. Biti mora takšna, da je mogoče določiti edino pravilno strukturno formulo.

Želja po oblikovanju enotne kemijske nomenklature za organske spojine se je pojavila v osemdesetih letih prejšnjega stoletja. To se je zgodilo po tem, ko je Aleksander Mihajlovič Butlerov ustvaril svojo teorijo kemijske zgradbe, ki je vsebovala štiri osnovne trditve o razporeditvi atomov v molekuli, pojavu izomerije, povezavi med zgradbo in lastnostmi snovi ter medsebojnem vplivu atomov. Ta dogodek se je zgodil leta 1892 na kongresu kemikov v Ženevi, ki je določil pravila za nomenklaturo organskih spojin. Ta pravila so postala del organskih snovi pod imenom ženevska nomenklatura. To je bila podlaga za priljubljeni vodnik po Beilsteinu.

Seveda se je število organskih spojin sčasoma povečalo. Zato je nomenklatura postajala vse bolj zapletena, zato so se pojavili novi dodatki, ki so bili objavljeni in sprejeti na naslednjem kongresu leta 1930 v Liègeu. Inovacije so temeljile na priročnosti in kratkosti. Zdaj je sistematična mednarodna nomenklatura prevzela nekatere določbe iz Ženeve in Liègea.

Te tri skupine so osnovna načela kemijske nomenklature organskih spojin.

Razvrstitev enostavnih spojin

Zdaj je čas za zabavni del: razvrščanje organskih in anorganskih snovi.

Svet pozna na tisoče različnih anorganskih spojin. Skoraj nemogoče je poznati vsa njihova imena, formule in lastnosti. Zato so vse snovi v anorganski kemiji razdeljene v razrede, ki združujejo vse spojine glede na podobno strukturo in lastnosti. Ta razvrstitev je prikazana v spodnji tabeli.

Prva delitev je temeljila na tem, koliko elementov je sestavljalo snov. Če je sestavljen iz atomov enega elementa, je preprost, če je sestavljen iz dveh ali več elementov, je kompleksen.

Obravnavajte vsak razred enostavnih spojin:

1. Kovine so elementi v prvi, drugi in tretji skupini (razen bora) periodnega sistema D. И. Mendelejev periodni sistem ter elementi dekad, lantonoidov in oktinoidov. Vsem kovinam so skupne fizikalne (plastičnost, toplotna in električna prevodnost, kovinski sijaj) in kemijske (redukcijske, interakcija z vodo, kislino itd.) lastnosti.
2. Vsi elementi iz skupin osem, sedem in šest (razen polonija) ter arzen, fosfor, ogljik (iz skupine pet), silicij, ogljik (iz skupine štiri) in bor (iz skupine tri) veljajo za nekovine.
3. Amfoterne spojine so tiste, ki imajo lahko lastnosti nekovin in kovin. Na primer aluminij, cink, berilij itd.
4. Žlahtni (inertni) plini so elementi osme skupine: radon, kseon, kripton, argon, neon, helij. Njihova skupna lastnost je nizka aktivnost.

Ker so vse preproste snovi sestavljene iz atomov istega elementa periodnega sistema, se njihova imena običajno ujemajo z imeni teh kemijskih elementov v tabeli.

Razlikovanje med pojmi "kemični element" и "preprosta snov", Kljub podobnosti imen je treba razumeti naslednje: prvi je sestavljena snov, veže se z atomi drugih elementov in ga ni mogoče obravnavati ločeno od katere koli sestavljene snovi. Po drugi strani pa nam drugi pojem sporoča, da ima ta snov svoje lastne lastnosti in se ne veže z drugimi snovmi. Kisik je na primer del vode in kisik, ki ga dihamo. V prvem primeru je element kot del celote voda, v drugem pa - kot samega sebe snov sama po sebi, snov, ki jo diha telo živih bitij.

Sedaj si oglejmo vsak razred spojin:

1. oksid je sestavljena snov iz dveh elementov, od katerih je eden kisik. Oksidi so lahko: bazični (pri raztapljanju v vodi se spremenijo v baze), amfoterni (tvorijo jih amfoterne kovine), kisli (tvorijo jih nekovine v oksidacijskih stanjih od +4 do +7), dvojni (tvorijo jih kovine v različnih oksidacijskih stanjih) in neslani (npr. NO, CO, N₂O in drugi).
2. Hidroksidi so snovi, ki imajo v svoji sestavi skupina - OH (hidroksilna skupina). Lahko so: bazični, amfoterni in kisli.
3. Soli so kompleksne spojine, sestavljene iz kovinskega kationa in kislega aniona. Soli so lahko: srednje (kovinski kation + kisli ostanek aniona); kisle (kovinski kation + nezastopani vodikov atom(-i) + kisli ostanek); bazične (kovinski kation + kisli ostanek + hidroksilna skupina); dvojne (dva kovinska kationa + kisli ostanek); mešane (kovinski kation + dva kisla ostanka).
4. Binarna spojina je dvo- ali večelementna spojina, ki vsebuje največ en kation ali anion ali kompleksni kation ali. Na primer KF, CCl₄, NH₃ in tako naprej.
5. Kisline so kompleksne snovi, katerih kationi so izključno vodikovi ioni. Njihovi negativni anioni se imenujejo kisli ostanki. Te spojine lahko vsebujejo ali ne vsebujejo kisika, so lahko eno- ali dvobazne (odvisno od števila vodikovih atomov), močne ali šibke.

Razvrstitev organskih spojin

Kot veste, vsaka klasifikacija temelji na določenih lastnostih. Sodobna klasifikacija organskih spojin temelji na dveh pomembnih značilnostih:

• struktura ogljikovega skeleta;
• Prisotnost funkcionalnih skupin v molekuli.

Funkcionalna skupina je atom ali skupina atomov, od katerih so odvisne lastnosti snovi. Z njimi se določi, v kateri razred spada spojina.

• alkoholi (-OH);
• Aldehidi (-COH);
• Karboksilne kisline (-COOH);
• amini (-NH₂).

Za razumevanje prve delitve ogljikovodikov na ciklične in aciklične razrede je treba poznati vrste ogljikovih verig:

• Linearni (ogljikovi hidrati so razporejeni v ravni črti).
• razvejane (en ogljik v verigi je vezan na tri druge, tj. pride do razvejitve).
• zaprti (ogljikovi atomi tvorijo obroč ali prstan).

Tisti ogljikovi hidrati, ki imajo ciklično strukturo, se imenujejo ciklični ogljikovi hidrati, drugi pa so aciklični ogljikovi hidrati.

Kratek opis vsakega razreda organskih spojin

1. Končni ogljikovodiki (alkani) se ne morejo povezati z vodikom in drugimi elementi. Njihova splošna formula je C_nH_2n+2. Najpreprostejši alkan je metan (CH₄). Vse nadaljnje spojine v tem razredu so po strukturi in lastnostih podobne metanu, vendar se od njega razlikujejo po sestavi z enim ali več -CH₂-. Niz spojin, ki sledijo temu vzorcu, se imenuje homologni. Alkani lahko reagirajo z alkani substitucijske reakcije, zgorevanje, razgradnja in izomerizacija (pretvorba v razvejane ogljikove hidrate).
2. Cikloalkani so podobni alkanom, vendar imajo ciklično strukturo. Njihova formula je C_nH_2n. Sodelujejo lahko pri reakcijah adicije (npr. vodik postane alkan), substitucije in dehidrogenacije (odvzem vodika).
3. Nenasičeni ogljikovodiki etilenske serije (alkeni) so ogljikovodiki s splošno formulo C_nH_2n. Najpreprostejši predstavnik je etilen₂H₄. V svoji strukturi imajo eno dvojno vez. Snovi iz tega razreda sodelujejo v reakcijah adicije, zgorevanja, oksidacije, polimerizacije (proces združevanja majhnih enakih molekul v večje).
4. Dienski (alkadienski) ogljikovodiki imajo naslednje enačbe: C_nH_2n-2. Imajo že dve dvojni vezi in lahko reagirajo z adicijo in polimerizacijo.
5. Acetileni (alkini) se od drugih razredov razlikujejo po tem, da imajo eno trojno vez. Njihova splošna formula je C_nH_2n-2. Najpreprostejši predstavnik je acetilen - C₂H_2. Reakcije adicije, oksidacije in polimerizacije.
6. Aromatski ogljikovodiki (areni) se tako imenujejo zato, ker imajo nekateri med njimi prijeten vonj. Njihova struktura je ciklična. Njihova splošna formula je C_nH_2n-6. Najpreprostejši predstavnik je benzen - C₆H₆. Lahko potekajo reakcije halogenacije (zamenjava vodikovih atomov s halogenimi atomi), nitracije, adicije in oksidacije.