Nomenklatúra chemických zlúčenín: súbor názvov, typov a klasifikácie

Štúdium takého zaujímavého predmetu, ako je chémia, by malo začínať základmi základov, a to klasifikáciou a nomenklatúrou chemických zlúčenín. To vám pomôže nestratiť sa v takej komplexnej vede a umiestniť všetky nové poznatky na svoje miesto.

Stručne o hlavnej veci

Nomenklatúra chemických zlúčenín je systém, ktorý obsahuje všetky názvy chemikálií, ich skupiny, triedy a pravidlá, podľa ktorých sa ich názvy tvoria. Keď bol vyvinutý?

Prvá nomenklatúra chemických látok. zlúčeniny boli vyvinuté v roku 1787 komisiou francúzskych chemikov pod vedením A. L. Lavoisier. Do tej doby sa názvy látok dávali ľubovoľne: podľa niektorých znakov, podľa výrobných metód, podľa mena objaviteľa atď. Každá látka môže mať niekoľko mien, to znamená synonymá. Komisia rozhodla, že každá látka by mala mať iba jeden názov; názov zloženej látky môže pozostávať z dvoch slov označujúcich typ a Rod zlúčeniny a nemal by byť v rozpore s jazykovými normami. Táto nomenklatúra chemických zlúčenín sa stala vzorom pre vytvorenie nomenklatúr rôznych národností na začiatku XIX storočia, vrátane ruštiny. Toto sa bude ďalej diskutovať.

Druhy nomenklatúry chemických zlúčenín

Zdá sa, že je jednoducho nemožné pochopiť chémiu. Ale ak sa zoznámite s dvoma typmi chemickej nomenklatúry. zlúčenín, potom sa môžete uistiť, že všetko nie je tak zložité. Aká je táto klasifikácia? Tu sú dva typy nomenklatúry chemických zlúčenín:

• anorganické;
• organické.

Aké sú?

Jednoduché látky

Chemická nomenklatúra anorganických zlúčenín pozostáva zo vzorcov a názvov látok. Chemický vzorec je obraz symbolov a písmen odrážajúcich zloženie látky pomocou periodického systému Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva. Názov je obraz zloženia látky pomocou konkrétneho slova alebo skupiny slov. Vzorce sú konštruované podľa pravidiel nomenklatúry chemických zlúčenín a pri ich použití je uvedené označenie.

Názov niektorých prvkov je tvorený z koreňa týchto mien v latinčine. Napríklad:

• C-uhlík, lat. carboneum, "carb koreň". Príklady zlúčenín: CAC-karbid vápnika; CaCO₃ - uhličitan vápenatý.
• N-Dusík, Latinčina. dusík, koreň "nitr". Príklady zlúčenín: NaNO₃ - dusičnan sodný; Ca₃N₂ - nitrid vápenatý.
• H-vodík, lat. hydrogenium, koreň "Hydro". Príklady zlúčenín: NaOH-hydroxid sodný; NaH-hydrid sodný.
• O-Kyslík, Latinčina. oxygenium, koreň "vola". Príklady zlúčenín: cao-oxid vápenatý; NaOH-hydroxid sodný.
• Fe-železo, lat. ferrum, koreň "Ferr cars". Príklady spojení: K₂FeO₄ - ferát draselný a tak ďalej.

Na opis počtu atómov v zlúčenine sa používajú predpony. V tabuľke sú uvedené príklady látok organickej aj anorganickej chémie.

Organické látky

Pri zlúčeninách organickej chémie nie je všetko také jednoduché ako pri anorganických. Faktom je, že princípy chemickej nomenklatúry organických zlúčenín sú založené na troch typoch nomenklatúr naraz. Na prvý pohľad to vyzerá prekvapujúco a mätúco. Sú však celkom jednoduché. Tu sú typy nomenklatúry chemických zlúčenín:

• historické alebo triviálne;
• systematické alebo medzinárodné;
• racionálny.

Aktuálne , používajú sa aby bolo možné pomenovať konkrétnu organickú zlúčeninu. Pozrime sa na každú z nich a uistite sa, že nomenklatúra hlavných tried chemických zlúčenín nie je taká zložitá, ako sa zdá.

Triviálny

Toto je úplne prvá nomenklatúra, ktorá sa objavila na začiatku vývoja organickej chémie, keď neexistovala klasifikácia látok ani teória štruktúry ich zlúčenín. Organickým zlúčeninám boli pridelené náhodné názvy podľa zdroja výroby. Napríklad kyselina jablčná, kyselina šťaveľová. Rozlišovacími kritériami, podľa ktorých boli názvy uvedené, boli aj farba, vôňa a chemické vlastnosti. Ten však zriedka slúžil ako dôvod, pretože počas tohto obdobia bolo známe relatívne málo informácií o možnostiach organického sveta. Mnohé z názvov tejto pomerne starej a úzkej nomenklatúry sa však často používajú. Napríklad: kyselina octová, močovina, indigo( fialové kryštály), toluén, alanín, kyselina maslová a mnoho ďalších.

Racionálny

Táto nomenklatúra vznikla od nástupu klasifikácie a jednotnej teórie štruktúry organických zlúčenín. Má národný charakter. Organické zlúčeniny dostávajú svoje názvy podľa typu alebo triedy, do ktorej patria, podľa ich chemických a fyzikálnych vlastností (acetylény, ketóny, alkoholy, etylény, aldehydy atď.). V súčasnosti sa takáto nomenklatúra používa výlučne v prípadoch, keď poskytuje vizuálnu a podrobnejšiu predstavu o príslušnej zlúčenine. Napríklad: metylacetylén, dimetylketón, metylalkohol, metylamín, kyselina chlóroctová a podobne. Z názvu je teda okamžite zrejmé, z čoho organická zlúčenina pozostáva, ale stále nie je možné určiť presnejšie umiestnenie substituentných skupín.

Medzinárodný

Jeho úplný názov je systematická Medzinárodná nomenklatúra chemických zlúčenín IUPAC (IUPAC, Medzinárodná Úniaz čistej a aplikovanej chémie, Medzinárodná únia teoretickej a aplikovanej chémie). Bol vyvinutý a odporúčaný kongresmi IUPAC v rokoch 1957 a 1965. Pravidlá medzinárodnej nomenklatúry, publikované v roku 1979, boli zhromaždené v "modrej knihe" (BlueBook).

Základom systematickej nomenklatúry chemických zlúčenín je moderná teória štruktúry a klasifikácie organických látok. Cieľom tohto systému je vyriešiť hlavný problém nomenklatúry: názov všetkých organických zlúčenín by mal obsahovať správne názvy substituentov (funkcií) a ich podporu - uhľovodíkový skelet. Mal by byť taký, aby sa dal použiť na určenie jediného správneho štruktúrneho vzorca.

Túžba vytvoriť jednotnú chemickú nomenklatúru pre organické zlúčeniny vznikla v 80. rokoch XIX storočia. Stalo sa tak po vytvorení teórie chemickej štruktúry Alexandrom Michajlovičom Butlerovom, v ktorej existovali štyri hlavné ustanovenia, ktoré hovorili o poradí atómov v molekule, fenoméne izomérie, vzťahu štruktúry a vlastností hmoty, ako aj o vplyve atómov na seba. Táto udalosť sa konala v roku 1892 na kongrese chemických vedcov v Ženeve, ktorý schválil pravidlá pre nomenklatúru organických zlúčenín. Tieto pravidlá boli zahrnuté do ekologického poľnohospodárstva pod názvom Ženevskej nomenklatúry. Na základe toho bola vytvorená populárna príručka Beilstein.

Prirodzene, v priebehu času počet organických zlúčenín rástol. Z tohto dôvodu sa nomenklatúra neustále komplikovala a objavili sa nové prírastky, ktoré boli oznámené a prijaté na nasledujúcom kongrese, ktorý sa konal v roku 1930 v meste Liege. Inovácie boli založené na pohodlí a stručnosti. A teraz systematická Medzinárodná nomenklatúra absorbovala niektoré ustanovenia Ženevy aj Liege.

Tieto tri typy systematizácie sú teda základnými princípmi chemickej nomenklatúry organických zlúčenín.

Klasifikácia jednoduchých zlúčenín

Teraz je čas zoznámiť sa s najzaujímavejšími: klasifikáciou organických aj anorganických látok.

Tisíce rôznych anorganických zlúčenín sú teraz známe svetu. Je takmer nemožné poznať všetky ich mená, vzorce a vlastnosti. Preto sú všetky látky anorganickej chémie rozdelené do tried, ktoré zoskupujú všetky zlúčeniny podľa podobnej štruktúry a vlastností. Táto klasifikácia je uvedená v nasledujúcej tabuľke.

Na prvé oddelenie sme použili, z koľkých prvkov sa látka skladá. Ak sa skladá z atómov jedného prvku, potom je to jednoduché a ak sa skladá z dvoch alebo viacerých, je to zložité.

Pozrime sa na každú triedu jednoduchých látok:

1. Kovy sú prvky umiestnené v prvej, druhej a tretej skupine (okrem bóru) periodickej tabuľky D. A. Mendelejev, ako aj prvky desaťročí, lantonoidy a oktinoidy. Všetky kovy majú spoločné fyzikálne (tvárnosť, tepelná a elektrická vodivosť, kovový lesk) a chemické (redukčné, interakcie s vodou, kyselinou atď.) Vlastnosti.
2. Nekovy zahŕňajú všetky prvky ôsmej, siedmej, šiestej skupiny (okrem polónia), ako aj arzén, fosfor, uhlík (z piatej skupiny), kremík, uhlík (zo štvrtej skupiny) a bór (z tretej).
3. Amfotérne zlúčeniny sú zlúčeniny, ktoré môžu vykazovať vlastnosti nekovov aj kovov. Napríklad hliník, zinok, berýlium a tak ďalej.
4. Ušľachtilé (inertné) plyny zahŕňajú prvky ôsmej skupiny: radón, xeon, kryptón, argón, neón, hélium. Ich spoločným majetkom je nízka aktivita.

Pretože všetky jednoduché látky pozostávajú z atómov toho istého prvku periodickej tabuľky, ich názvy sa zvyčajne zhodujú s názvami týchto chemických prvkov.

Rozlišovať medzi pojmami "z chemického prvku" a "jednoduchá látka", napriek podobnosti názvov musíte pochopiť nasledovné: pomocou prvého sa vytvorí komplexná látka, ktorá sa viaže na atómy iných prvkov, nemožno ju posudzovať oddelene od žiadnej komplexnej látky. Druhý koncept nám dáva vedieť, že táto látka má svoje vlastné vlastnosti bez toho, aby sa spájala s ostatnými. Napríklad je tu kyslík, ktorý je súčasťou vody, a je tu kyslík, ktorý dýchame. V prvom prípade je prvkom ako súčasťou celku voda a v druhom - ako látka sama o sebe, ktorú dýcha organizmus živých bytostí.

Teraz zvážme každú triedu komplexných látok:

1. Oxidy sú komplexná látka pozostávajúca z dvoch prvkov, z ktorých jeden je kyslík. Oxidy sú: zásadité (po rozpustení vo vode sa formujú do zásad), amfotérne (tvorené pomocou amfotérnych kovov), kyslé (tvorené nekovmi v oxidačných stavoch od + 4 do +7), dvojité (tvorené za účasti kovov v rôznych oxidačných stupňoch) a netvoriace soli (napríklad NO, CO, N₂O a ďalšie).
2. Hydroxidy zahŕňajú látky, ktoré majú - skupina OH (hydroxylová skupina) v ich zložení. Sú to: zásadité, amfotérne a kyslé.
3. Soli sa nazývajú také komplexné zlúčeniny, ktoré zahŕňajú kovový katión a anión kyslého zvyšku. Soli sú: médium (kovový katión + anión kyslého zvyšku); kyslé (kovový katión + nesubstituovaný atóm vodíka + kyslý zvyšok); zásaditý (kovový katión + kyslý zvyšok + hydroxylová skupina); dvojitý (dva kovové katióny + kyslý zvyšok); zmiešaný(kovový katión + dva kyslé zvyšky).
4. Binárna zlúčenina je dvojprvková zlúčenina alebo viacprvková zlúčenina, ktorá neobsahuje viac ako jeden katión alebo anión alebo komplexný katión alebo anión. Napríklad KF, CCl₄, NH₃ a tak ďalej.
5. Kyseliny zahŕňajú také komplexné látky, ktorých katióny sú výlučne vodíkové ióny. Ich negatívne anióny sa nazývajú kyslé zvyšky. Tieto komplexné zlúčeniny môžu byť obsahujúce kyslík alebo bez kyslíka, monobázické alebo dvojsýtne (v závislosti od počtu atómov vodíka), silné alebo slabé.

Klasifikácia organických zlúčenín

Ako viete, každá klasifikácia je založená na určitých charakteristikách. Moderná klasifikácia organických zlúčenín je založená na dvoch dôležitých vlastnostiach:

• štruktúra uhlíkového skeletu;
• prítomnosť funkčných skupín v molekule.

Funkčnou skupinou sú tie atómy alebo skupina atómov, od ktorých závisia vlastnosti látok. Určujú, do ktorej triedy konkrétna zlúčenina patrí.

• alkoholy (- OH);
• aldehydy (- COH);
• karboxylové kyseliny (- COOH);
• amíny (-NH2 ).

Pre koncepciu prvej separácie uhľovodíkov do cyklických a acyklických tried je potrebné oboznámiť sa s typmi uhlíkových reťazcov:

• Lineárne (uhlíky sú umiestnené pozdĺž priamky).
• Rozvetvený (jeden z uhlíkov reťazca má väzbu s ostatnými tromi uhlíkmi, to znamená, že sa vytvorí rozvetvenie).
• Uzavreté (atómy uhlíka tvoria kruh alebo cyklus).

Uhlíky, ktoré majú vo svojej štruktúre cykly, sa nazývajú cyklické a ostatné sú acyklické.

Stručný opis každej triedy organických zlúčenín

1. Okrajové uhľovodíky (alkány) nie sú schopné spájať vodík a žiadne iné prvky. Ich všeobecný vzorec je C_nH_{2n + 2}. Najjednoduchším predstaviteľom alkánov je metán (CH₄). Všetky nasledujúce zlúčeniny tejto triedy sú svojou štruktúrou a vlastnosťami podobné metánu, ale líšia sa od neho zložením jednou alebo viacerými skupinami-CH₂-. Takáto séria zlúčenín, ktoré sa riadia týmto vzorom, sa nazýva Homologická. Alkány sú schopné vstúpiť do substitučné reakcie, gorenje, rozklad a izomerizácia (transformácia na štruktúru rozvetvenú uhlíkom).
2. Cykloalkány sú podobné alkánom, ale majú cyklickú štruktúru. Ich vzorec je C_nH_2n. Môžu sa podieľať na adičných reakciách (napríklad vodík, ktorý sa stáva alkánmi), substitúcii a dehydrogenácii (stiahnutie vodíka).
3. K nenasýteným uhľovodíkom etylénovej série (alkény) patria uhľovodíky so všeobecným vzorcom C_nH_2n. Najjednoduchším zástupcom je etylén-C₂H₄. Vo svojej štruktúre majú jednu dvojitú väzbu. Látky tejto triedy sa okrem toho podieľajú na gorenje, oxidácii, polymerizačných reakciách (proces spájania malých identických molekúl do väčších).
4. Diénové (alkadiénové) uhľovodíky majú vzorec C_nH_2n-2. Už majú dve dvojité väzby a sú schopné spájať a polymerizovať reakcie.
5. Acetylén (alkíny) sa líši od ostatných tried tým, že má jednu trojitú väzbu. Ich všeobecný vzorec je C_nH_2n-2. Najjednoduchším zástupcom je acetylén-C₂H_2. Vstúpte do prídavných, oxidačných a polymerizačných reakcií.
6. Aromatické uhľovodíky (arény) sú tak pomenované, pretože niektoré z nich majú príjemnú vôňu. Majú cyklickú štruktúru. Ich všeobecný vzorec je C_nH_2n-6. Najjednoduchším zástupcom je benzén-C₆H₆. Môžu podstúpiť halogenačné reakcie (nahradenie atómov vodíka atómami halogénu), nitráciu, adíciu a oxidáciu.