A kémiai vegyületek nómenklatúrája: nevek, típusok és osztályozás

Egy ilyen érdekes téma, mint a kémia tanulmányozása az alapok alapjaival kezdődik, nevezetesen a kémiai vegyületek osztályozásával és nómenklatúrájával. Ez segít abban, hogy ne vesszen el egy ilyen összetett tudományban, és minden új tudást a helyére tegyen.

Röviden a fő dologról

A kémiai vegyületek nómenklatúrája olyan rendszer, amely magában foglalja a vegyi anyagok összes nevét, csoportjait, osztályait és szabályait, amelyek alapján nevük kialakul. Amikor kifejlesztették?

A kémiai első nómenklatúra. a vegyületeket 1787-ben fejlesztette ki a francia vegyészek Bizottsága egy. L. Lavoisier. Addig a neveket önkényesen adták az anyagoknak: bizonyos jelek, termelési módszerek, a felfedező neve stb. Minden anyagnak több neve is lehet, azaz szinonimák. A Bizottság úgy döntött, hogy minden anyagnak csak egyetlen neve lehet; az összetett anyag neve két szóból állhat, amelyek jelzik a vegyület típusát és nemzetségét, és nem mondhatnak ellent a nyelvi normáknak. Ez a kémiai vegyületek nómenklatúrája a XIX. század elején a különböző nemzetiségek, köztük az orosz nómenklatúrák létrehozásának modelljévé vált. Ezt tovább tárgyaljuk.

A kémiai vegyületek nómenklatúrájának típusai

Úgy tűnik, hogy egyszerűen lehetetlen megérteni a kémiát. De ha megismerkedsz a kémiai nómenklatúra két típusával. vegyületek, biztos lehet benne, hogy minden nem olyan nehéz. Mi ez a besorolás? Itt van a kémiai vegyületek kétféle nómenklatúrája:

• szervetlen;
• organikus.

Mik azok, mint?

Egyszerű anyagok

A szervetlen vegyületek kémiai nómenklatúrája az anyagok képleteiből és neveiből áll. A kémiai képlet olyan szimbólumok és betűk képe, amelyek tükrözik az anyag összetételét Dmitrij Ivanovics Mendelejev periodikus rendszerével. A név egy anyag összetételének képe egy adott szó vagy szócsoport felhasználásával. A képleteket a kémiai vegyületek nómenklatúrájának szabályai szerint állítják össze, ezek felhasználásával a megnevezést megadják.

Egyes elemek neve a latin nevek gyökeréből származik. Például:

• C-szén, lat. carboneum, "szénhidrát gyökér". Példák vegyületekre: CAC-kalcium-karbid; CaCO₃ - kalcium-karbonát.
• N-Nitrogén, Latin. nitrogén, a gyökér "nitr-ből". Példák vegyületekre: NaNO₃ - nátrium-nitrát; Ca₃N₂ - kalcium-nitrid.
• H-hidrogén, lat. hydrogenium, a gyökér "vízerőműből". Példák vegyületekre: NaOH-nátrium-hidroxid; nah-nátrium-hidrid.
• O-Oxigén, Latin. oxygenium, a gyökér "ökörből". Példák vegyületekre: CaO-kalcium-oxid; NaOH-nátrium-hidroxid.
• Fe-vas, lat. ferrum, a gyökér "ferrumból". Csatlakozási példák: K₂FeO₄ - kálium-ferrát és így tovább.

A vegyületben lévő atomok számának leírásához előtagokat használunk. A példák táblázatában mind szerves, mind szervetlen kémiai anyagokat veszünk.

Szerves anyagok

A szerves kémiai vegyületekkel minden nem olyan egyszerű, mint a szervetlen. Az a tény, hogy a szerves vegyületek kémiai nómenklatúrájának elvei egyszerre háromféle Nómenklatúrán alapulnak. Első pillantásra meglepőnek és zavarosnak tűnik. Ezek azonban nagyon egyszerűek. Itt vannak a kémiai vegyületek nómenklatúrájának típusai:

• történelmi vagy triviális;
• szisztematikus vagy nemzetközi;
• racionális.

Jelenleg , használják őket annak érdekében, hogy nevet adjunk egy adott szerves vegyületnek. Nézzük meg mindegyiket, és győződjünk meg arról, hogy a kémiai vegyületek fő osztályainak nómenklatúrája nem olyan bonyolult, mint amilyennek látszik.

Triviális

Ez az első nómenklatúra, amely a szerves kémia fejlődésének kezdetén jelent meg, amikor az anyagok osztályozása vagy a vegyületek szerkezetének elmélete nem volt. A szerves vegyületeket véletlenszerű nevekhez rendeltük a termelési forrás szerint. Például almasav, oxálsav. A nevek megkülönböztető kritériumai a szín, a szag és a kémiai tulajdonságok voltak. Ez utóbbi azonban ritkán szolgált okként, mert ebben az időszakban viszonylag kevés információ volt ismert az ökológiai világ lehetőségeiről. Ennek a meglehetősen régi, szűk nómenklatúrának sok nevét azonban gyakran még mindig használják. Például: ecetsav, karbamid, indigó (lila kristályok), toluol, alanin, vajsav és még sokan mások.

Racionális

Ez a nómenklatúra a szerves vegyületek szerkezetének egységes elmélete óta jött létre. Nemzeti jellegű. A szerves vegyületek kémiai és fizikai jellemzőik szerint (acetilének, ketonok ,alkoholok, etilének, aldehidek stb.). Jelenleg egy ilyen nómenklatúrát kizárólag olyan esetekben használnak, amikor vizuális és részletesebb képet ad a szóban forgó vegyületről. Például: metil-acetilén, dimetil-keton, metil-alkohol, metilamin, klór-ecetsav és hasonló. Így a névből azonnal világossá válik, hogy mi a szerves vegyület, de még mindig lehetetlen meghatározni a szubsztituenscsoportok pontosabb helyét.

Nemzetközi

Teljes neve a szisztematikus nemzetközi nómenklatúra kémiai vegyületek IUPAC (IUPAC, International Unionof Pureand Applied Chemistry, International Union of Theoretical and Applied Chemistry). Az IUPAC kongresszusok 1957-ben és 1965-ben fejlesztették ki és ajánlották. Az 1979-ben közzétett nemzetközi nómenklatúra szabályait a "kék könyv" (BlueBook)gyűjtötte össze.

A kémiai vegyületek szisztematikus nómenklatúrájának alapja a szerves anyagok szerkezetének és osztályozásának modern elmélete. Ennek a rendszernek a célja a nómenklatúra fő problémájának megoldása: az összes szerves vegyület nevének tartalmaznia kell a szubsztituensek (funkciók) helyes nevét és támogatásukat - a szénhidrogén vázát. Olyan legyen, hogy felhasználható az egyetlen helyes szerkezeti képlet meghatározására.

A szerves vegyületek egységes kémiai nómenklatúrájának létrehozására irányuló vágy a XIX. század 80-as éveiből származik. Ez történt Alekszandr Mihailovics Butlerov kémiai szerkezetelméletének megalkotása után, amelyben négy fő rendelkezés volt, amelyek a molekulában lévő atomok sorrendjéről, az izomerizmus jelenségéről, az anyag szerkezetének és tulajdonságainak kapcsolatáról, valamint az atomok egymásra gyakorolt hatásáról szóltak. Erre az eseményre 1892-ben került sor a Genfi kémiai tudósok kongresszusán, amely jóváhagyta a szerves vegyületek nómenklatúrájára vonatkozó szabályokat. Ezeket a Szabályokat a Genfi nómenklatúra néven vették fel az ökológiai rendszerbe. Ennek alapján létrehozták a népszerű Beilstein kézikönyvet.

Természetesen az idő múlásával a szerves vegyületek száma nőtt. Emiatt a nómenklatúra egyre bonyolultabbá vált, és új kiegészítések jelentek meg, amelyeket a Liege városában 1930-ban tartott következő kongresszuson jelentettek be és fogadtak el. Az innovációk a kényelemre és a tömörségre épültek. Most pedig a szisztematikus nemzetközi nómenklatúra felszívta mind Genf, mind Liege néhány rendelkezését.

Így ez a három típusú rendszerezés a szerves vegyületek kémiai nómenklatúrájának alapelvei.

Az egyszerű vegyületek osztályozása

Itt az ideje, hogy megismerkedjünk a legérdekesebbekkel: mind a szerves, mind a szervetlen anyagok osztályozásával.

Több ezer különböző szervetlen vegyület ismert a világon. Szinte lehetetlen tudni az összes nevüket, képletüket és tulajdonságukat. Ezért a szervetlen kémia összes anyagát osztályokra osztják, az összes vegyületet hasonló szerkezettel és tulajdonságokkal csoportosítva. Ezt a besorolást az alábbi táblázat mutatja be.

Az első elválasztáshoz azt használtuk, hogy hány elemből áll az anyag. Ha egy elem atomjaiból áll, akkor egyszerű, ha pedig kettőből vagy többből áll, akkor összetett.

Tekintsük az egyszerű anyagok minden osztályát:

1. A fémek a periódusos rendszer első, második és harmadik csoportjában (a bór kivételével) található elemek D. És. Mendelejev, valamint az évtizedek elemei, a lantonoidok és az oktinoidok. Minden fémnek közös fizikai (alakíthatóság, hő-és elektromos vezetőképesség, fémes csillogás) és kémiai (redukáló, kölcsönhatás vízzel, savval stb.) tulajdonságai vannak.
2. A nemfémek közé tartoznak a nyolcadik, hetedik, hatodik (polónium kivételével) csoport összes eleme, valamint az arzén, a foszfor, a szén (az ötödik csoportból), A Szilícium, a szén (a negyedik csoportból) és a bór (a harmadikból).
3. Az amfoter vegyületek olyan vegyületek, amelyek mind a nemfémek, mind a fémek tulajdonságait mutathatják. Például alumínium, cink, berillium stb.
4. A nemes (inert) gázok a nyolcadik csoport elemeit tartalmazzák: radon, xeon, Kripton, argon, neon, hélium. Közös tulajdonuk az alacsony aktivitás.

Mivel minden egyszerű anyag a periódusos rendszer ugyanazon elemének atomjaiból áll, nevük általában egybeesik ezeknek a kémiai elemeknek a nevével.

A fogalmak megkülönböztetése "kémiai elemből" és "egyszerű anyag", , a nevek hasonlósága ellenére meg kell értenie a következőket: az első segítségével összetett anyag képződik, kötődik más elemek atomjaihoz, nem tekinthető külön egyetlen összetett anyagtól sem. A második koncepció tudatja velünk, hogy ennek az anyagnak saját tulajdonságai vannak anélkül, hogy másokkal társulna. Például van oxigén, amely a víz része, és van oxigén, amelyet belélegzünk. Az első esetben az elem az egész részeként víz, a második pedig - mint önmagában egy anyag, amelyet az élőlények szervezete lélegzik.

Most nézzük meg a komplex anyagok minden osztályát:

1. Az oxidok összetett anyag, amely két elemből áll, amelyek közül az egyik oxigén. Az oxidok: bázikusak (vízben oldva bázisokká alakulnak), amfoterek (amfoter Fémek segítségével képződnek), savasak (nemfémek képződnek oxidációs állapotban +4-től +7-ig), kettős (Fémek részvételével képződnek különböző oxidációs fokokban) és nem sóképző (például NO, CO, N₂O és mások).
2. A hidroxidok olyan anyagokat tartalmaznak, amelyek - OH csoport (hidroxilcsoport) összetételükben. Ezek a következők: bázikus, amfoter és savas.
3. A sókat olyan komplex vegyületeknek nevezzük, amelyek fém kationt és savmaradék aniont tartalmaznak. A sók: közepes (fém kation + savmaradék-anion); savas (fémkation + szubsztituált hidrogénatom(ok) + savmaradék); bázikus (fémkation + savmaradék + hidroxilcsoport); kettős (két fémkation + savmaradék); vegyes (fémkation + két savmaradék).
4. A bináris vegyület egy kételemű vegyület vagy többelemű vegyület, amely legfeljebb egy kationt vagy aniont, vagy komplex kationt vagy aniont tartalmaz. Például KF, CCl₄, NH₃ és így tovább.
5. A savak olyan összetett anyagokat tartalmaznak, amelyek kationjai kizárólag hidrogénionok. Negatív anionjaikat savmaradékoknak nevezzük. Ezek a komplex vegyületek lehetnek oxigéntartalmúak vagy oxigénmentesek, egybázisúak vagy kétbázisúak (a hidrogénatomok számától függően), erősek vagy gyengék.

A szerves vegyületek osztályozása

Mint tudják, minden osztályozás bizonyos jellemzőkön alapul. A szerves vegyületek modern osztályozása két fontos jellemzőn alapul:

• a szénváz szerkezete;
• funkcionális csoportok jelenléte a molekulában.

A funkcionális csoport azok az atomok vagy atomcsoportok, amelyeken az anyagok tulajdonságai függenek. Meghatározzák, hogy egy adott vegyület melyik osztályba tartozik.

• alkoholok (- OH);
• aldehidek (- COH);
• karbonsavak (- COOH);
• aminok (-NH2 ).

A szénhidrogének ciklikus és aciklikus osztályokba történő első szétválasztásának fogalmához meg kell ismerni a szénláncok típusait:

• Lineáris (a szénatomok egyenes vonal mentén helyezkednek el).
• Elágazó (a lánc egyik szénatomja kötődik a másik három szénatomhoz, Vagyis elágazás alakul ki).
• Zárt (a szénatomok gyűrűt vagy ciklust alkotnak).

Azokat a szénatomokat, amelyek szerkezetében ciklusok vannak, ciklikusnak nevezzük, a többi pedig aciklusos.

A szerves vegyületek egyes osztályainak rövid leírása

1. A marginális szénhidrogének (alkánok) nem képesek összekapcsolni a hidrogént és más elemeket. Általános képletük C_nH_{2n + 2}. Az alkánok legegyszerűbb képviselője a metán (CH₄). Az ebbe az osztályba tartozó összes további vegyület szerkezetükben és tulajdonságaikban hasonló a metánhoz, de összetételükben egy vagy több csoporttal-CH₂-. Az ilyen mintázatnak megfelelő vegyületek ilyen sorozatát homologikusnak nevezzük. Az alkánok képesek belépni szubsztitúciós reakciók, gorenje, bomlás és izomerizáció (átalakulás szén elágazó szerkezetté).
2. A cikloalkánok hasonlóak az alkánokhoz, de ciklikus szerkezetűek. A képlet C_nH_2n. Részt vehetnek az addíciós reakciókban (például hidrogén, alkánná válás), szubsztitúcióban és dehidrogénezésben (hidrogénkivonás).
3. Az etilén-sorozat telítetlen szénhidrogénjei (alkének) közé tartoznak a C általános képletű szénhidrogének_nH_2n. A legegyszerűbb képviselő az etilén-C₂H₄. Szerkezetükben egy kettős kötés van. Ebbe az osztályba tartozó anyagok is részt vesznek, gorenje, oxidáció, polimerizációs reakciók (a kis azonos molekulák nagyobbra történő összekapcsolásának folyamata).
4. A dién (alkadién) szénhidrogének képlete C_nH_2n-2. Már két kettős kötésük van, és képesek összekapcsolni és polimerizációs reakciókra.
5. Az acetilén (alkinek) egy hármas kötéssel különböznek a többi osztálytól. Általános képletük C_nH_2n-2. A legegyszerűbb képviselő az acetilén-C₂H_2. Addíciós, oxidációs és polimerizációs reakciók.
6. Az aromás szénhidrogéneket (arénákat) azért nevezték el, mert néhányuknak kellemes illata van. Ciklikus szerkezetük van. Általános képletük C_nH_2n-6. A legegyszerűbb képviselő a benzol-C₆H₆. Halogénezési reakciókon (hidrogénatomok halogénatomokkal való helyettesítése), nitráláson, addíción és oxidáción mennek keresztül.