Studium av et så interessant emne som kjemi bør begynne med det grunnleggende, nemlig klassifiseringen og nomenklaturen av kjemiske forbindelser. Dette vil hjelpe deg å ikke gå deg vill i en så kompleks vitenskap og sette all ny kunnskap på plass.
Kort om hovedsakene
Nomenklaturen for kjemiske forbindelser er et system som inkluderer alle navn på kjemikalier, deres grupper, klasser og regler, ved hjelp av hvilken orddannelsen til navnene deres finner sted. Når ble det utviklet?
Den første nomenklaturen for kjemikalier. forbindelser ble utviklet i 1787 av kommisjonen for franske kjemikere under ledelse av A. L. Lavoisier. Inntil den tid ble navn gitt til stoffer vilkårlig: i henhold til noen tegn, i henhold til metodene for å oppnå, i henhold til navnet på oppdageren, og så videre. Hvert stoff kan ha flere navn, det vil si synonymer. Kommisjonen bestemte at ethvert stoff bare skulle ha ett enkelt navn; navnet på et komplekst stoff kan bestå av to ord som indikerer typenog kjønn på forbindelsen, og bør ikke motsi språknormene. Denne nomenklaturen av kjemiske forbindelser ble en modell for opprettelsen på begynnelsen av 1800-tallet av nomenklaturer av forskjellige nasjonaliteter, inkludert russisk. Dette vil bli diskutert videre.
Typer nomenklatur for kjemiske forbindelser
Det ser ut til at det rett og slett er umulig å forstå kjemi. Men hvis du ser på de to typene kjemisk nomenklatur. forbindelser, kan du se at alt ikke er så komplisert. Hva er denne klassifiseringen? Her er to typer nomenklatur for kjemiske forbindelser:
- uorganisk;
- organisk.
Hva er de?
Enkle stoffer
Den kjemiske nomenklaturen for uorganiske forbindelser er formler og navn på stoffer. En kjemisk formel er et bilde av symboler og bokstaver som gjenspeiler sammensetningen av et stoff ved å bruke det periodiske systemet til Dmitry Ivanovich Mendeleev. Navnet er bildet av sammensetningen av et stoff ved hjelp av et bestemt ord eller en gruppe ord. Konstruksjonen av formler utføres i henhold til reglene i nomenklaturen for kjemiske forbindelser, og ved å bruke dem gis betegnelsen
Navnet på noen elementer er dannet fra roten til disse navnene på latin. For eksempel:
- С - Karbon, lat. karboneum, rot "karbo". Eksempler på forbindelser: CaC - kalsiumkarbid; CaCO3 - kalsiumkarbonat.
- N - Nitrogen, lat. nitrogenium, rot "nitr". Eksempler på forbindelser: NaNO3 - natriumnitrat; Ca3N2 - kalsiumnitrid.
- H - Hydrogen, lat. hydrogenium,hydrorot. Eksempler på forbindelser: NaOH - natriumhydroksid; NaH - natriumhydrid.
- O - Oksygen, lat. oksygenium, rot "okse". Eksempler på forbindelser: CaO - kalsiumoksid; NaOH - natriumhydroksid.
- Fe - Jern, lat. ferrum, rot "ferr". Sammensatte eksempler: K2FeO4 - kaliumferrat og så videre.
Prefikser brukes til å beskrive antall atomer i en forbindelse. I tabellen er det for eksempel tatt stoffer av både organisk og uorganisk kjemi.
| Antall atomer | Prefiks | Eksempel |
| 1 | mono- | karbonmonoksid – CO |
| 2 | di- | karbondioksid – CO2 |
| 3 | tre- | natriumtrifosfat - Na5R3O10 |
| 4 | tetro- | natriumtetrahydroksoaluminat - Na[Al(OH)4] |
| 5 | penta- | pentanol - С5Н11OH |
| 6 | hexa- | hexane - C6H14 |
| 7 | hepta- | heptene - C7H14 |
| 8 | octa- | octine - C8H14 |
| 9 | nona- | nonane - C9H20 |
| 10 | deca- | Dean – C10H22 |
Økologiskstoffer
Med forbindelser av organisk kjemi er ikke alt så enkelt som med uorganiske stoffer. Faktum er at prinsippene for den kjemiske nomenklaturen av organiske forbindelser er basert på tre typer nomenklatur samtidig. Ved første øyekast virker dette overraskende og forvirrende. Imidlertid er de ganske enkle. Her er typene nomenklatur for kjemiske forbindelser:
- historisk eller trivielt;
- systematisk eller internasjonal;
- rational.
For øyeblikket brukes de til å gi navn til en bestemt organisk forbindelse. La oss vurdere hver av dem og sørge for at nomenklaturen for hovedklassene av kjemiske forbindelser ikke er så komplisert som det ser ut til.
Trivial
Dette er den aller første nomenklaturen som dukket opp i begynnelsen av utviklingen av organisk kjemi, da det verken fantes en klassifisering av stoffer eller en teori om strukturen til forbindelsene deres. Organiske forbindelser ble tildelt tilfeldige navn i henhold til produksjonskilden. For eksempel eplesyre, oksalsyre. Dessuten var de karakteristiske kriteriene som navnene ble gitt etter farge, lukt og kjemiske egenskaper. Sistnevnte fungerte imidlertid sjelden som grunn, fordi man i løpet av denne perioden visste relativt lite om mulighetene til den organiske verden. Imidlertid brukes mange navn på denne ganske gamle og smale nomenklaturen ofte den dag i dag. For eksempel: eddiksyre, urea, indigo (lilla krystaller), toluen, alanin, smørsyre og mange andre.
Rational
Denne nomenklaturenoppsto fra det øyeblikket klassifiseringen og den enhetlige teorien om strukturen til organiske forbindelser dukket opp. Den har en nasjonal karakter. Organiske forbindelser får navnene sine fra typen eller klassen de tilhører, i henhold til deres kjemiske og fysiske egenskaper (acetylener, ketoner, alkoholer, etylener, aldehyder og så videre). For tiden brukes en slik nomenklatur bare i tilfeller der den gir en visuell og mer detaljert ide om den aktuelle forbindelsen. For eksempel: metylacetylen, dimetylketon, metylalkohol, metylamin, kloreddiksyre og lignende. Av navnet blir det altså umiddelbart klart hva den organiske forbindelsen består av, men den nøyaktige plasseringen av substituentgruppene kan ennå ikke bestemmes.
International
Dens fulle navn er den systematiske internasjonale nomenklaturen av kjemiske forbindelser IUPAC (IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry). Den ble utviklet og anbef alt av IUPAC-kongressene i 1957 og 1965. Reglene for internasjonal nomenklatur, utgitt i 1979, ble samlet i den blå boken.
Grunnlaget for den systematiske nomenklaturen av kjemiske forbindelser er den moderne teorien om strukturen og klassifiseringen av organiske stoffer. Dette systemet tar sikte på å løse hovedproblemet med nomenklatur: navnet på alle organiske forbindelser må inneholde de riktige navnene på substituenter (funksjoner) og deres støtte - hydrokarbonskjelett. Den må være slik at den kan brukes til å bestemme den eneste riktige strukturformelen.
Ønsket om å lage en enhetlig kjemisk nomenklatur for organiske forbindelser oppsto på 80-tallet av XIX århundre. Dette skjedde etter opprettelsen av Alexander Mikhailovich Butlerov av teorien om kjemisk struktur, der det var fire hovedbestemmelser som forteller om rekkefølgen av atomer i et molekyl, fenomenet isomerisme, forholdet mellom strukturen og egenskapene til et stoff, samt påvirkning av atomer på hverandre. Denne begivenheten fant sted i 1892 på Congress of Chemists i Genève, som godkjente reglene for nomenklaturen av organiske forbindelser. Disse reglene ble inkludert i de organiske stoffene k alt Genève-nomenklaturen. Basert på den ble den populære Beilstein-oppslagsboken laget.
Mengden av organiske forbindelser vokste naturlig nok over tid. Av denne grunn ble nomenklaturen mer komplisert hele tiden, og nye tillegg dukket opp, som ble annonsert og vedtatt på den neste kongressen, holdt i 1930 i byen Liege. Innovasjoner var basert på bekvemmelighet og konsisitet. Og nå har den systematiske internasjonale nomenklaturen absorbert noen av bestemmelsene fra både Genève og Liege.
Disse tre typer systematisering er derfor de grunnleggende prinsippene for den kjemiske nomenklaturen for organiske forbindelser.
Klassifisering av enkle forbindelser
Nå er det på tide å bli kjent med det mest interessante: klassifiseringen av både organiske og uorganiske stoffer.
Nå verdentusenvis av forskjellige uorganiske forbindelser er kjent. Det er nesten umulig å vite alle navnene, formlene og egenskapene deres. Derfor er alle stoffer i uorganisk kjemi delt inn i klasser som grupperer alle forbindelser i henhold til en lignende struktur og egenskaper. Denne klassifiseringen vises i tabellen nedenfor.
| Uorganiske stoffer | |
| Simple | Metal (metaller) |
| Ikke-metallisk (ikke-metaller) | |
| Amfoterisk (amfigener) | |
| Edelgasser (aerogener) | |
| Complex | Oxides |
| Hydroksider (baser) | |
| S alts | |
| Binære forbindelser | |
| syrer | |
For første divisjon brukte vi hvor mange grunnstoffer et stoff består av. Hvis fra atomer av ett element, så er det enkelt, og hvis fra to eller flere - komplekst.
La oss vurdere hver enkelt klasse av enkle stoffer:
- Metaller er grunnstoffene som ligger i den første, andre, tredje gruppen (bortsett fra bor) i det periodiske systemet til D. I. Mendeleev, samt grunnstoffer fra tiår, lantonoider og oktinoider. Alle metaller har felles fysiske (duktilitet, termisk og elektrisk ledningsevne, metallisk glans) og kjemiske (reduserende, interaksjon med vann, syre og så videre) egenskaper.
- Ikke-metaller inkluderer alle elementer i den åttende, syvende, sjette (unntatt polonium) gruppen, samt arsen, fosfor, karbon (fra den femte gruppen), silisium, karbon (fra den fjerde gruppen) og bor (fra den tredje).
- AmfoteriskForbindelser er de forbindelsene som kan vise egenskapene til både ikke-metaller og metaller. For eksempel aluminium, sink, beryllium og så videre.
- Edel (inerte) gasser inkluderer elementer fra den åttende gruppen: radon, xeon, krypton, argon, neon, helium. Felleseiendommen deres er lav aktivitet.
Siden alle enkle stoffer er sammensatt av atomer av samme grunnstoff i det periodiske system, faller navnene deres vanligvis sammen med navnene på disse kjemiske elementene i tabellen.
For å skille mellom begrepene "kjemisk grunnstoff" og "enkel substans", til tross for likheten mellom navn, må du forstå følgende: ved hjelp av det første dannes et komplekst stoff, det binder seg til atomene til andre grunnstoffer, kan det ikke betraktes separat som stoffer. Det andre konseptet lar oss vite at dette stoffet har sine egne egenskaper, uten å være assosiert med andre. For eksempel er det oksygen som er en del av vannet, og det er oksygen som vi puster inn. I det første tilfellet er grunnstoffet som en del av helheten vann, og i det andre tilfellet som et stoff i seg selv, som organismen til levende vesener puster inn.
Vurder nå hver klasse av komplekse stoffer:
- Oksider er et sammensatt stoff som består av to grunnstoffer, hvorav det ene er oksygen. Oksider er: basiske (når de er oppløst i vann, dannes de til baser), amfotere (dannet ved hjelp av amfotere metaller), sure (dannet av ikke-metaller i oksidasjonstilstander fra +4 til +7), doble (dannet med deltakelse av metaller i ulikeoksiderende grader) og ikke-s altdannende (for eksempel NO, CO, N2O og andre).
- Hydroksyder inkluderer stoffer som har i sammensetningen en gruppe - OH (hydroksylgruppe). De er: basiske, amfotere og sure.
- S alter kalles slike komplekse forbindelser, som inkluderer et metallkation og et anion av en syrerest. S alter er: medium (metallkation + syrerestanion); sur (metallkation + usubstituert hydrogenatom(er) + syrerest); basisk (metallkation + syrerest + hydroksylgruppe); dobbelt (to metallkationer + syrerest); blandet (metallkation + to syrerester).
- En binær forbindelse er en to-elementforbindelse eller en multi-elementforbindelse, inkludert ikke mer enn ett kation, eller anion, eller et komplekst kation, eller anion. For eksempel KF, CCl4, NH3 og så videre.
- Syrer inkluderer slike komplekse stoffer hvis kationer utelukkende er hydrogenioner. Deres negative anioner kalles syrerester. Disse komplekse forbindelsene kan være oksygenerte eller anoksiske, monobasiske eller dibasiske (avhengig av antall hydrogenatomer), sterke eller svake.
Klassifisering av organiske forbindelser
Som du vet, er enhver klassifisering basert på visse funksjoner. Den moderne klassifiseringen av organiske forbindelser er basert på to viktigste funksjoner:
- strukturen til karbonskjelettet;
- tilstedeværelse av funksjonelle grupper i molekylet.
En funksjonell gruppe er de atomene eller en gruppe atomer som egenskapene til stoffer avhenger av. De bestemmer hvilken klasse en bestemt forbindelse tilhører.
| Hydrokarboner | ||
| Acyclic | Limit | |
| Ubegrenset | Ethylene | |
| Acetylen | ||
| Diene | ||
| Cyclic | sykloalkaner | |
| Aromatic | ||
- alkoholer (-OH);
- aldehyder (-COH);
- karboksylsyrer (-COOH);
- amines (-NH2).
For konseptet med den første inndelingen av hydrokarboner i sykliske og asykliske klasser, er det nødvendig å gjøre seg kjent med typene karbonkjeder:
- Lineær (karbon er ordnet langs en rett linje).
- Forgrenet (ett av karbonene i kjeden har en binding med de tre andre karbonene, det vil si at det dannes en gren).
- Lukket (karbonatomer danner en ring eller syklus).
De karbonene som har sykluser i strukturen kalles sykliske, og resten kalles asykliske.
En kort beskrivelse av hver klasse av organiske forbindelser
- Mettede hydrokarboner (alkaner) er ikke i stand til å tilsette hydrogen eller andre grunnstoffer. Deres generelle formel er C H2n+2. Den enkleste representanten for alkaner er metan (CH4). Alle påfølgende forbindelser av denne klassen ligner metan i deres struktur ogegenskaper, men skiller seg fra den i sammensetning av en eller flere grupper -CH2-. En slik serie forbindelser som adlyder dette mønsteret kalles homologe. Alkaner er i stand til å inngå substitusjons-, forbrennings-, dekomponerings- og isomeriseringsreaksjoner (omdanning til forgrenede karbon).
- Sykloalkaner ligner alkaner, men har en syklisk struktur. Formelen deres er C H2n. De kan delta i addisjonsreaksjoner (for eksempel hydrogen, bli alkaner), substitusjon og dehydrogenering (hydrogenabstraksjon).
- Umettede hydrokarboner av etylenserien (alkener) inkluderer hydrokarboner med den generelle formelen C H2n. Den enkleste representanten er etylen – C2H4. De har én dobbeltbinding i strukturen. Stoffer av denne klassen er involvert i reaksjonene til tilsetning, forbrenning, oksidasjon, polymerisering (prosessen med å kombinere små identiske molekyler til større).
- Dien (alkadiener) hydrokarboner har formelen C H2n-2. De har allerede to dobbeltbindinger og er i stand til å inngå addisjons- og polymerisasjonsreaksjoner.
- Acetylen (alkyner) skiller seg fra andre klasser ved å ha én trippelbinding. Deres generelle formel er C H2n-2. Den enkleste representanten - acetylen - C2H2. Inngå addisjons-, oksidasjons- og polymerisasjonsreaksjoner.
- Aromatiske hydrokarboner (arener) heter det fordi noen av dem har en behagelig lukt. De har en syklisk struktur. Deres generelle formel er CH2n-6. Den enkleste representanten er benzen – C6H6. De kan gjennomgå halogeneringsreaksjoner (erstatning av hydrogenatomer med halogenatomer), nitrering, addisjon og oksidasjon.
